Eigenschaften und Typen von Molekularsieben.
Molekularsiebe haben eine extrem starke Feuchtigkeitsaufnahmekapazität (deshalb werden sie häufig als Trockenmittel verwendet). Bei der Gasreinigungsbehandlung sollten sie während der Lagerung nicht direkt der Luft ausgesetzt werden. Molekularsiebe, die lange gelagert wurden und Feuchtigkeit aufgenommen haben, sollten vor der Verwendung regeneriert werden. Molekularsiebe sind mit Öl und flüssigem Wasser nicht kompatibel. Während des Gebrauchs sollte der Kontakt mit Öl und flüssigem Wasser so weit wie möglich vermieden werden. In der industriellen Produktion umfassen die getrockneten Gase Luft, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Argon usw. Zwei Adsorptionstrockner sind parallel geschaltet. Einer arbeitet, während der andere regeneriert werden kann. Sie arbeiten und regenerieren abwechselnd, um einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Der Trockner arbeitet bei 8 - 12 °C und wird durch Spülen von Gas bei 350 °C regeneriert. Die Regenerationstemperaturen verschiedener Spezifikationen von Molekularsieben sind leicht unterschiedlich. Molekularsiebe haben gute katalytische Wirkungen auf einige organische Gasphasenreaktionen.
Auch als Zeolith oder Zeolithe bekannt, ist es ein kristallines Alumosilikat. In seiner Kristallstruktur gibt es regelmäßige und gleichmäßige Kanäle mit Porendurchmessern in der Größenordnung der Molekülgröße. Es lässt nur Moleküle eindringen, die kleiner als der Porendurchmesser sind. Daher kann es die Moleküle in einer Mischung entsprechend ihrer Größe sieben. Daher wird es als Molekularsieb bezeichnet. Schon vor mehr als 200 Jahren benannte B. Cronstedt Alumosilikat erstmals als Zeolith. Die allgemeine chemische Zusammensetzungsformel lautet: wobei M und n Metallionen und ihre Valenzen sind; x ist die Anzahl der Moleküle Siliziumdioxid; y ist die Anzahl der Moleküle Wasser; p ist die Anzahl der Atome Aluminium; q ist die Anzahl der Atome Silizium. In der chemischen Industrie werden Molekularsiebe als feste Adsorbentien verwendet. Die von ihnen adsorbierten Substanzen können desorbiert werden. Molekularsiebe können nach Gebrauch regeneriert werden. Sie werden auch zum Trocknen, Reinigen, Trennen und Rückgewinnen von Gasen und Flüssigkeiten verwendet. Seit den 1960er Jahren werden sie als Crackkatalysatoren in der Erdölraffinationsindustrie eingesetzt. Mittlerweile wurden verschiedene Molekularsiebkatalysatoren entwickelt, die für verschiedene katalytische Prozesse geeignet sind.
Es gibt zwei Arten von Molekularsieben: natürliches Zeolith und synthetisches Zeolith.
1. Die meisten natürlichen Zeolithe entstehen durch die Reaktion von vulkanischem Tuff und tuffhaltigen Sedimentgesteinen in einer Meeres- oder Seeumgebung. Derzeit wurden mehr als 1000 Arten von Zeolitherzen gefunden. Es gibt 35 relativ wichtige. Am häufigsten vorkommende sind Klinoptilolith, Mordenit, Erionit und Chabasit. Sie sind hauptsächlich in Ländern wie den Vereinigten Staaten, Japan und Frankreich verbreitet. Auch in China wurden zahlreiche Mordenit- und Klinoptilolithvorkommen gefunden. Japan ist das Land mit der größten Ausbeutung natürlicher Zeolithe.
2. Aufgrund der begrenzten Ressourcen an natürlichen Zeolithen werden seit den 1950er Jahren in großem Umfang synthetische Zeolithe verwendet (siehe Tabelle).
Handelsübliche Molekularsiebe werden häufig anhand von Präfixnummern klassifiziert, je nachdem, welche Kristallstruktur sie aufweisen. Beispielsweise Molekularsiebe vom Typ 3A, 4A und 5A. Typ 4A ist in der Tabelle Kategorie A mit einem Porendurchmesser von 4 Å. Molekularsiebe vom Typ A, die Na+ enthalten, werden als Na-A bezeichnet. Wenn Na+ durch K+ ersetzt wird, beträgt der Porendurchmesser etwa 3 Å, was ein Molekularsieb vom Typ 3A ist. Wenn mehr als 1/3 des Na+ in Na-A durch Ca2+ ersetzt wird, beträgt der Porendurchmesser etwa 5 Å, was ein Molekularsieb vom Typ 5A ist.
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