Caratteristiche e tipologie di setacci molecolari.
I setacci molecolari hanno una capacità di assorbimento dell'umidità estremamente elevata (pertanto sono ampiamente utilizzati come essiccanti). Per il trattamento di purificazione del gas, si dovrebbe evitare che siano esposti direttamente all'aria durante lo stoccaggio. I setacci molecolari che sono stati conservati per lungo tempo e hanno assorbito umidità dovrebbero essere rigenerati prima dell'uso. I setacci molecolari sono incompatibili con olio e acqua liquida. Durante l'uso, il contatto con olio e acqua liquida dovrebbe essere evitato il più possibile. Nella produzione industriale, i gas che vengono essiccati includono aria, idrogeno, ossigeno, azoto, argon, ecc. Due essiccatori ad adsorbimento sono collegati in parallelo. Uno è in funzione mentre l'altro può essere rigenerato. Funzionano e si rigenerano alternativamente per garantire il funzionamento continuo dell'apparecchiatura. L'essiccatore funziona a 8 - 12 °C e viene rigenerato spurgando il gas a 350 °C. Le temperature di rigenerazione di diverse specifiche di setacci molecolari sono leggermente diverse. I setacci molecolari hanno buoni effetti catalitici su alcune reazioni organiche in fase gassosa.
Noto anche come zeolite, è un alluminosilicato cristallino. Nella sua struttura cristallina, ci sono canali regolari e uniformi con diametri dei pori nell'ordine delle dimensioni molecolari. Permette solo alle molecole più piccole del diametro dei pori di entrare. Pertanto, può setacciare le molecole in una miscela in base alle loro dimensioni. Quindi è chiamato setaccio molecolare. Già più di 200 anni fa, B. Cronstedt chiamò per la prima volta l'alluminosilicato come zeolite. La formula di composizione chimica generale è: dove M e n sono ioni metallici e le loro valenze; x è il numero di molecole di biossido di silicio; y è il numero di molecole di acqua; p è il numero di atomi di alluminio; q è il numero di atomi di silicio. Nell'industria chimica, i setacci molecolari sono utilizzati come adsorbenti solidi. Le sostanze da essi adsorbite possono essere desorbite. I setacci molecolari possono essere rigenerati dopo l'uso. Sono anche utilizzati per l'essiccazione, la purificazione, la separazione e il recupero di gas e liquidi. Dagli anni '60, sono stati utilizzati come catalizzatori di cracking nell'industria della raffinazione del petrolio. Ora, è stata sviluppata una varietà di catalizzatori a setaccio molecolare adatti a diversi processi catalitici.
Esistono due tipi di setacci molecolari: la zeolite naturale e la zeolite sintetica.
1. La maggior parte delle zeoliti naturali si forma dalla reazione di tufo vulcanico e rocce sedimentarie tufacee in un ambiente marino o lacustre. Attualmente, sono stati trovati più di 1000 tipi di minerali di zeolite. Ce ne sono 35 relativamente importanti. Quelli comunemente visti sono clinoptilolite, mordenite, erionite e chabasite. Sono principalmente distribuiti in paesi come Stati Uniti, Giappone e Francia. Anche la Cina ha trovato un gran numero di depositi di mordenite e clinoptilolite. Il Giappone è il paese con il più grande sfruttamento di zeoliti naturali.
2. A causa delle limitazioni delle risorse delle zeoliti naturali, a partire dagli anni '50 è stato ampiamente utilizzato un gran numero di zeoliti sintetiche (vedere la tabella).
I setacci molecolari commerciali sono spesso classificati in base ai numeri di prefisso in base ai setacci molecolari con diverse strutture cristalline. Ad esempio, setacci molecolari di tipo 3A, tipo 4A e tipo 5A. Il tipo 4A è la categoria A nella tabella con un diametro dei pori di 4 Å. Il setaccio molecolare di tipo A contenente Na+ è indicato come Na-A. Se il Na+ è sostituito da K+, il diametro dei pori è di circa 3 Å, che è un setaccio molecolare di tipo 3A. Se più di 1/3 del Na+ in Na-A è sostituito da Ca2+, il diametro dei pori è di circa 5 Å, che è un setaccio molecolare di tipo 5A.
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