Një sitë molekulare është një material me pore (vrima shumë të vogla) me madhësi uniforme

Një sitë molekulare është një material me pore (vrima shumë të vogla) me madhësi uniforme. Këto diametra pore janë të ngjashme në madhësi me molekulat e vogla, dhe kështu molekulat e mëdha nuk mund të hyjnë ose të absorbohen, ndërsa molekulat më të vogla munden. Ndërsa një përzierje molekulash migron nëpër shtratin e palëvizshëm të substancës poroze, gjysmë të ngurtë të referuar si një sitë (ose matricë), përbërësit me peshën më të madhe molekulare (të cilat nuk janë në gjendje të kalojnë në poret molekulare) largohen së pari nga shtrati. e ndjekur nga molekula më të vogla të njëpasnjëshme. Disa sita molekulare përdoren në kromatografinë me përjashtim të madhësisë, një teknikë ndarjeje që rendit molekulat në bazë të madhësisë së tyre. Sitë të tjera molekulare përdoren si tharëse (disa shembuj përfshijnë qymyr aktiv dhe xhel silicë).
Diametri i poreve të një sitë molekulare matet në ångströms (Å) ose nanometra (nm). Sipas shënimit IUPAC, materialet mikroporoze kanë diametër pore më të vogël se 2 nm (20 Å) dhe materialet makroporoze kanë diametra pore më të mëdha se 50 nm (500 Å); kategoria mesoporoze qëndron kështu në mes me diametra pore midis 2 dhe 50 nm (20-500 Å).
Materialet
Sitat molekulare mund të jenë materiale mikroporoze, mezoporoze ose makroporoze.
Material mikroporoz (
●Zeolite (mineralet aluminosilikat, të mos ngatërrohen me silikat alumini)
●Zeoliti LTA: 3–4 Å
●Xhami poroz: 10 Å (1 nm) e lart
●Karboni aktiv: 0–20 Å (0–2 nm) e lart
●Argjila
●Përzierjet e montmorilonitit
●Haloysite (endelit): Gjenden dy forma të zakonshme, kur hidratohet balta shfaq një ndarje prej 1 nm të shtresave dhe kur dehidratohet (meta-hallojzit) distanca është 0.7 nm. Halloysite shfaqet natyrshëm si cilindra të vegjël me një diametër mesatar prej 30 nm me gjatësi midis 0.5 dhe 10 mikrometra.
Material mezoporoz (2–50 nm)
Dioksidi i silikonit (përdoret për të bërë xhel silicë): 24 Å (2,4 nm)
Material makroporoz (>50 nm)
Silicë makroporoze, 200–1000 Å (20–100 nm)
Aplikacionet[redakto]
Sitat molekulare shpesh përdoren në industrinë e naftës, veçanërisht për tharjen e rrjedhave të gazit. Për shembull, në industrinë e gazit natyror të lëngshëm (LNG), përmbajtja e ujit në gaz duhet të reduktohet në më pak se 1 ppmv për të parandaluar bllokimet e shkaktuara nga akulli ose metani.
Në laborator, sitat molekulare përdoren për të tharë tretësin. "Sitat" kanë provuar të jenë superiore ndaj teknikave tradicionale të tharjes, të cilat shpesh përdorin tharëse agresive.
Nën termin zeolite, sitat molekulare përdoren për një gamë të gjerë aplikimesh katalitike. Ata katalizojnë izomerizimin, alkilimin dhe epooksidimin, dhe përdoren në procese industriale në shkallë të gjerë, duke përfshirë plasaritjen hidrokarbure dhe plasaritjen katalitike të lëngshme.
Ato përdoren gjithashtu në filtrimin e furnizimeve të ajrit për aparatet e frymëmarrjes, për shembull ato të përdorura nga zhytësit dhe zjarrfikësit. Në aplikime të tilla, ajri furnizohet nga një kompresor ajri dhe kalon përmes një filtri fishek i cili, në varësi të aplikimit, është i mbushur me sitë molekulare dhe/ose karbon të aktivizuar, duke u përdorur më në fund për të ngarkuar rezervuarët e ajrit që thithin. Një filtrim i tillë mund të largojë grimcat dhe produktet e shkarkimit të kompresorit nga furnizimi me ajër të frymëmarrjes.
Miratimi i FDA.
FDA e SHBA ka miratuar që nga 1 Prilli 2012 aluminosilikat natriumi për kontakt të drejtpërdrejtë me artikujt konsumues nën 21 CFR 182.2727. Përpara këtij miratimi, Bashkimi Evropian kishte përdorur sitat molekulare me farmaceutikë dhe testimet e pavarura sugjeruan që sitat molekulare plotësonin të gjitha kërkesat e qeverisë, por industria nuk kishte qenë e gatshme të financonte testimin e shtrenjtë të kërkuar për miratimin e qeverisë.
Rigjenerimi
Metodat për rigjenerimin e sitave molekulare përfshijnë ndryshimin e presionit (si në përqendruesit e oksigjenit), ngrohjen dhe pastrimin me një gaz mbartës (si kur përdoret në dehidratimin e etanolit), ose ngrohjen nën vakum të lartë. Temperaturat e rigjenerimit variojnë nga 175 °C (350 °F) deri në 315 °C (600 °F) në varësi të llojit të sitës molekulare. Në të kundërt, xhel silicë mund të rigjenerohet duke e ngrohur në një furrë të rregullt në 120 °C (250 °F) për dy orë. Megjithatë, disa lloje të xhelit të silicës do të "plasen" kur ekspozohen ndaj ujit të mjaftueshëm. Kjo është shkaktuar nga thyerja e sferave të silicës gjatë kontaktit me ujin.

Model	Diametri i poreve (Ångström)	Dendësia e masës (g/ml)	Uji i absorbuar (% w/w)	Fshirje ose gërryerje, W(% w/w)	Përdorimi
3Å	3	0,60-0,68	19–20	0,3–0,6	tharjeeplasaritja e naftësgazi dhe alkenet, adsorbimi selektiv i H2O nëxhami i izoluar (IG)dhe poliuretani, tharja ekarburant etanolpër përzierjen me benzinë.
4Å	4	0,60-0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorbimi i ujit nëaluminosilikat natriumie cila është miratuar nga FDA (shihmë poshtë) përdoret si sitë molekulare në enë mjekësore për të mbajtur përmbajtjen të thatë dhe siaditiv ushqimorduke pasurE-numërE-554 (agjent kundër grumbullimit); Preferohet për dehidratim statik në sisteme të mbyllura të lëngjeve ose gazit, p.sh., në paketimin e barnave, komponentëve elektrikë dhe kimikateve që prishen; pastrimi i ujit në sistemet e printimit dhe plastikës dhe tharja e rrymave të ngopura të hidrokarbureve. Llojet e absorbuara përfshijnë SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 dhe C3H6. Konsiderohet përgjithësisht një agjent tharës universal në mjediset polare dhe jopolare;[12]ndarja egazi natyrordhealkenet, adsorbimi i ujit në jo të ndjeshme ndaj azotitpoliuretani
5Å-DW	5	0,45-0,50	21–22	0,3–0,6	Degreasing dhe derdhje depresioni iaviacioni vajguridhenaftë, dhe ndarja e alkeneve
5Å i vogël i pasuruar me oksigjen	5	0,4–0,8	≥23		Projektuar posaçërisht për gjenerator mjekësor ose të shëndetshëm të oksigjenit[citim i nevojshëm]
5Å	5	0,60-0,65	20–21	0,3–0,5	Thyerja dhe pastrimi i ajrit;dehidratimdhedesulfurizimitë gazit natyror dhegaz i lëngshëm i naftës;oksigjenitdhehidrogjeniprodhimi ngaadsorbimi i luhatjes së presionitprocesi
10X	8	0,50-0,60	23–24	0,3–0,6	Sorbimi me efikasitet të lartë, i përdorur në tharjen, dekarburizimin, desulfurizimin e gazit dhe lëngjeve dhe ndarjen ehidrokarbure aromatike
13X	10	0,55-0,65	23–24	0,3–0,5	Thyerja, desulfurizimi dhe pastrimi i gazit të naftës dhe gazit natyror
13X-AS	10	0,55-0,65	23–24	0,3–0,5	Dekarburizimidhe tharje në industrinë e ndarjes së ajrit, ndarja e azotit nga oksigjeni në koncentratorët e oksigjenit
Cu-13X	10	0,50-0,60	23–24	0,3–0,5	Ëmbëlsues(heqja etiolet) tëkarburanti i aviacionitdhe përkatësehidrokarburet e lëngëta

Aftësitë e adsorbimit

3Å

Formula kimike e përafërt: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O

Raporti silicë-alumin: SiO2/ Al2O3≈2

Prodhimi

Sitë molekulare 3A prodhohen nga shkëmbimi i kationeve tëkaliumipërnatriuminë sitat molekulare 4A (Shih më poshtë)

Përdorimi

Sitat molekulare 3Å nuk thithin molekulat, diametrat e të cilave janë më të mëdha se 3 Å. Karakteristikat e këtyre sitave molekulare përfshijnë shpejtësinë e shpejtë të absorbimit, aftësinë e shpeshtë të rigjenerimit, rezistencën e mirë ndaj shtypjes dherezistenca ndaj ndotjes. Këto karakteristika mund të përmirësojnë efikasitetin dhe jetëgjatësinë e sitës. Sitat molekulare 3Å janë tharësi i nevojshëm në industrinë e naftës dhe kimike për rafinimin e vajit, polimerizimin dhe tharjen kimike në thellësi të gazit të lëngshëm.

Sitë molekulare 3Å përdoren për tharjen e një sërë materialesh, si p.shetanol, ajri,ftohës,gazi natyrordhehidrokarburet e pangopura. Këto të fundit përfshijnë gaz plasaritje,acetilen,etilenit,propilenidhebutadien.

Sita molekulare 3Å përdoret për të hequr ujin nga etanoli, i cili më vonë mund të përdoret drejtpërdrejt si biokarburant ose indirekt për të prodhuar produkte të ndryshme si kimikate, ushqime, farmaceutikë etj. Meqenëse distilimi normal nuk mund të heqë të gjithë ujin (një nënprodukt i padëshirueshëm nga prodhimi i etanolit) nga rrjedhat e procesit të etanolit për shkak të formimit të njëazeotropenë përqendrim rreth 95.6 për qind ndaj peshës, rruaza sitë molekulare përdoren për të ndarë etanolin dhe ujin në një nivel molekular duke thithur ujin në rruaza dhe duke lejuar etanolin të kalojë lirshëm. Pasi rruazat janë plot me ujë, temperatura ose presioni mund të manipulohet, duke lejuar që uji të lirohet nga rruazat e sitës molekulare.[15]

Sitë molekulare 3Å ruhen në temperaturën e dhomës, me një lagështi relative jo më shumë se 90%. Ata mbyllen nën presion të reduktuar, duke u mbajtur larg ujit, acideve dhe alkaleve.

4Å

Formula kimike: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Raporti silikon-alumin: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Prodhimi

Prodhimi i sitës 4Å është relativisht i thjeshtë pasi nuk kërkon presione të larta dhe as temperatura veçanërisht të larta. Tretësirat ujore tipike tësilikat natriumidhealuminat natriumikombinohen në 80°C. Produkti i ngopur me tretës "aktivizohet" duke "pjekur" në 400 °C, sitat 4A shërbejnë si pararendës i sitave 3A dhe 5A.shkëmbimi i kationeveenatriumipërkaliumi(për 3A) osekalciumit(për 5A)

Përdorimi

Tretës për tharje

Sitë molekulare 4Å përdoren gjerësisht për tharjen e tretësve laboratorikë. Ato mund të thithin ujin dhe molekula të tjera me një diametër kritik më të vogël se 4 Å si NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 dhe C2H4. Ato përdoren gjerësisht në tharjen, rafinimin dhe pastrimin e lëngjeve dhe gazeve (si p.sh. përgatitja e argonit).

 

aditivët e agjentit poliestër[redaktoni]

Këto sita molekulare përdoren për të ndihmuar detergjentët pasi mund të prodhojnë ujë të demineralizuarkalciumitshkëmbimin e joneve, hiqni dhe parandaloni depozitimin e papastërtive. Ato përdoren gjerësisht për të zëvendësuarfosforit. Sita molekulare 4Å luan një rol të madh për të zëvendësuar tripolifosfatin e natriumit si detergjent ndihmës në mënyrë që të zbusë ndikimin mjedisor të detergjentit. Mund të përdoret gjithashtu si njësapunagjent formues dhe nëpastë dhëmbësh.

Trajtimi i mbetjeve të dëmshme

Sitë molekulare 4Å mund të pastrojnë ujërat e zeza të llojeve kationike si p.shamonitjone, Pb2+, Cu2+, Zn2+ dhe Cd2+. Për shkak të selektivitetit të lartë për NH4+ ato janë aplikuar me sukses në terren për të luftuareutrofikimdhe efekte të tjera në rrugët ujore për shkak të joneve të tepërta të amonit. Sitë molekulare 4Å janë përdorur gjithashtu për të hequr jonet e metaleve të rënda të pranishme në ujë për shkak të aktiviteteve industriale.

Qëllime të tjera

Tëindustria metalurgjike: agjent ndarës, ndarja, nxjerrja e kaliumit të shëllirë,rubidiumi,ceziumi, etj.

Industria petrokimike,katalizator,tharëse, adsorbent

Bujqësia:kondicioner toke

Mjekësia: argjendi ngarkesëzeolitiagjent antibakterial.

5Å

Formula kimike: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

Raporti silicë-alumin: SiO2/ Al2O3≈2

Prodhimi

Sitë molekulare 5A prodhohen nga shkëmbimi i kationeve tëkalciumitpërnatriuminë sitat molekulare 4A (Shih më lart)

Përdorimi

pesë-ångströmSitë molekulare (5Å) përdoren shpesh nënafteindustria, veçanërisht për pastrimin e rrjedhave të gazit dhe në laboratorin e kimisë për ndarjekomponimetdhe materialet fillestare të reaksionit të tharjes. Ato përmbajnë pore të vogla të një madhësie precize dhe uniforme, dhe përdoren kryesisht si një absorbues për gazrat dhe lëngjet.

Sitë molekulare pesë-ångström përdoren për tharjegazi natyror, së bashku me performancëndesulfurizimidhedekarbonimitë gazit. Ato mund të përdoren gjithashtu për të ndarë përzierjet e oksigjenit, azotit dhe hidrogjenit, dhe n-hidrokarburet e dyllit vajor nga hidrokarburet e degëzuara dhe ato policiklike.

Sitat molekulare pesë-ångström ruhen në temperaturën e dhomës, me alagështia relativemë pak se 90% në fuçi kartoni ose ambalazhe kartoni. Sitat molekulare nuk duhet të ekspozohen drejtpërdrejt ndaj ajrit dhe ujit, acidet dhe alkalet duhet të shmangen.

Morfologjia e sitave molekulare

Sitat molekulare janë në dispozicion në forma dhe madhësi të ndryshme. Por rruazat sferike kanë përparësi ndaj formave të tjera pasi ofrojnë rënie më të ulët të presionit, janë rezistente ndaj fërkimit pasi nuk kanë buzë të mprehta dhe kanë forcë të mirë, dmth forca e shtypjes e kërkuar për njësi sipërfaqe është më e lartë. Disa sita molekulare me rruaza ofrojnë kapacitet më të ulët të nxehtësisë, pra kërkesa më të ulëta për energji gjatë rigjenerimit.

Avantazhi tjetër i përdorimit të sitave molekulare me rruaza është se dendësia e masës është zakonisht më e lartë se forma të tjera, kështu që për të njëjtën kërkesë adsorbimi vëllimi i kërkuar i sitës molekulare është më i vogël. Kështu gjatë kryerjes së heqjes së shisheve, mund të përdorni sita molekulare me rruaza, të ngarkoni më shumë adsorbues në të njëjtin vëllim dhe të shmangni çdo modifikim të anijes.