الک مولکولی چیست و چه کاربردهایی دارد؟
الک مولکولی ماده ای با منافذی با اندازه یکنواخت یا مساوی است. قطر این منافذ بسیار شبیه به مولکول های کوچک است. بنابراین، مولکول هایی که قطری بزرگتر از قطر منافذ دارند، نمی توانند وارد شوند یا جذب شوند. یک غربال مولکولی مولکول ها را بر اساس اندازه آنها جدا می کند که به کروماتوگرافی معروف است. مانند سیلیکا ژل یا آلومینا فعال که به عنوان یک خشک کننده در فرآیندهای صنعتی نیز استفاده می شود. قطر منافذ این غربال ها با آنگستروم (Å) یا نانومتر (nm) اندازه گیری می شود. انواع مختلفی از غربال های مولکولی برای استفاده در بازار موجود است.
غربال های مولکولی برای حذف آب از مایعات و گازها بسیار کارآمد هستند. آنها حتی از مواد خشک کننده مانند آلومینا فعال یا سیلیکاژل به دلیل ترکیب کریستالی موثرتر هستند. غربال های مولکولی می توانند محصولات تقریباً بدون آب ایجاد کنند. آنها در عملیات برودتی زمانی که گاز نیاز به مایع شدن یا جلوگیری از یخ زدگی دارد، نقش بسزایی دارند.
کاربردهای اولیه غربال های مولکولی شامل خشک کردن جریان گاز در صنعت نفت و خشک کردن حلال ها در آزمایشگاه و کاربردهای مختلف کاتالیزوری است. آنها همچنین برای برهمکنش هوا و مجموعه های تصفیه مایع استفاده می شوند. در مقایسه با هر سیستم دیگری، استفاده از غربال‌های مولکولی برای حذف ناخالصی‌ها از مایع یا گاز بسیار آسان است، زیرا می‌توان آنها را به اندازه ناخالصی طراحی کرد که می‌خواهید فیلتر شود. سهولت استفاده و کارایی فوق العاده، حیاتی ترین جنبه هایی است که الک مولکولی را به ابزار بسیار مهمی نسبت به هر نوع خشک کننده دیگری که در بازار موجود است تبدیل می کند.
فهرست مطالب
مواد تشکیل دهنده الک مولکولی
الک های مولکولی می توانند شامل مواد میکرو متخلخل، مزوپور یا درشت متخلخل باشند.
مواد میکرو متخلخل
- قطر این مواد کمتر از 20 Å است که حدود 2 نانومتر است.
- زئولیت ها: قطر زئولیت LTA 3-4 Å است
- شیشه متخلخل: بیش از 10 Å
- کربن فعال: 0-20 Å
مواد مزوپور
- مولکول های این دسته دارای قطری بین 2-50 نانومتر (20-500 Å) هستند.
- دی اکسید سیلیکون که برای ساخت سیلیکاژل استفاده می شود، قطری در حدود 24 Å دارد.
مواد ماکرو متخلخل
- این مواد دارای قطری بیش از 50 نانومتر هستند.
- سیلیس مزوپور: 200-1000Å (20-100 نانومتر)
کاربردهای الک مولکولی
صنعت نفت
الک های مولکولی به طور گسترده در صنعت نفت استفاده می شود. کاربرد اصلی غربال های مولکولی خشک کردن در مجموعه جریان گاز است. به عنوان مثال، در صنعت گاز طبیعی مایع (LNG)، میزان آب گاز باید کمتر از 1 ppmv باشد. اگر بیشتر باشد، احتمال انسداد جریان به دلیل یخ زدگی می تواند افزایش یابد.
آزمایشگاه
در آزمایشگاه ها از غربال های مولکولی برای خشک کردن حلال ها استفاده می شود. اثبات شده است که این الک ها نسبت به هر روش خشک کردن سنتی که اغلب یک خشک کننده است، برتری دارند.
عملیات کاتالیزوری
زئولیت ها یا غربال های مولکولی در عملیات کاتالیزوری مختلف استفاده می شوند. آنها برای کاتالیز فرآیندهایی مانند ایزومریزاسیون، آلکیلاسیون و اپوکسیداسیون استفاده می شوند. غربال های مولکولی در فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ مانند هیدروکراکینگ و کراکینگ کاتالیزوری سیال استفاده می شوند.
مجموعه های فیلتر هوا و آب
آنها در تامین هوا و آب در دستگاه های فیلتراسیون استفاده می شوند، به عنوان مثال، ماسک های زیر آب که توسط غواصان یا آتش نشانان استفاده می شود. در چنین کاربردهایی هوا توسط کمپرسور هوا تامین می شود. این فیلترها ذرات و محصولات اگزوز کمپرسور را از منبع هوای تنفسی حذف می کنند.
بازسازی الک مولکولی
سه روش مختلف برای بازسازی غربال های مولکولی استفاده می شود:
- تغییر فشار با استفاده از متمرکز کننده های اکسیژن.
- گرم کردن و پاکسازی با گاز حامل
- گرم کردن الک در داخل یک مجموعه خلاء بالا
چگونه یک الک مولکولی انتخاب کنیم؟
غربال مولکولی مناسب را باید بر اساس اهداف کاربردی خود انتخاب کنیم. غربال های مولکولی در اشکال و اندازه های مختلفی در بازار وجود دارند. اما غربال های مولکولی به شکل دانه های کروی نسبت به هر شکل دیگری مزیت دارند زیرا افت فشار بسیار پایینی را ارائه می دهند. همچنین نیروی جریان عبوری از آن را کاهش نخواهد داد زیرا ساختار کروی لبه های تیز ندارد و همچنین ساختار بسیار محکمی است به این معنی که نیروی مورد نیاز برای خرد کردن مهره کروی غربال مولکولی در واحد سطح بیشتر است.
مزیت مهم دیگر استفاده از شکل کروی نسبت به هر شکل دیگری این است که چگالی ظاهری کمی دارد.غربال های مولکولی بسیار قابل تنظیم و کارآمد هستند و استفاده از آنها آسان است.
