Molekularsieb 3A, 4A, 5A, 13x (Molecular Sieve)

Die Moleküle von Gasen und Dämpfen variieren in der Größe. Zum Beispiel sind die Moleküle von Methylalkohol oder Chloroform im gasförmigen Zustand mehrmals größer als das Molekül von Kohlendioxid, und das Molekül von Kohlendioxid ist wiederum größer als das Stickstoffmolekül. Letzteres ist größer als Sauerstoff- oder Wasserstoffmoleküle. Dies hat Wissenschaftler dazu gebracht, über die Verwendung von Sieben nachzudenken, um Gase zu trennen, ähnlich denen, die in Festkörpern verwendet werden. Aber wie macht man das? Schließlich haben selbst die dünnsten Sieb, durch die beispielsweise Zinkstaub gelangt, Löcher, die mehrere Tausendstel Zentimeter groß sind, und Viren, die 1000-mal größer sind als Gasmoleküle, passieren durch Papierfilter. Wie kann man in diesem Fall die Größe eines Moleküls von Gasen und Dämpfen teilen, die kleiner als einhundert Millionstel Zentimeter sind? Eine schwere Aufgabe. Aber jetzt ist es gelöst. Es wurden Methoden gefunden, einige Moleküle unter Verwendung der ursprünglichen Molekülsiebe von anderen zu „aussortieren".

Was ist das für ein Sieb? Wie bilden sie Löcher von molekularer Größe? Das Material für die kleinsten Siebe ist künstlich hergestelltes Aluminiumsilikat, das dem mineralischen Ton oder Feldspat chemisch ähnlich ist. Solche Mineralien werden Zeole genannt. Zeolithkristalle enthalten Wasser. Aber wenn Sie den Zeolith erhitzen, wird Wasser daraus entfernt und, was sehr wichtig ist, wird sich die Struktur des Minerals nicht ändern. Es werden jedoch Kristalle erhalten, die mit einem Netz von molekularen Poren in einer strengen Reihenfolge imprägniert sind. Diese natürlichen "Löcher" nehmen fast 50 Prozent des gesamten Kristallvolumens ein.

Molekulare Siebporen haben die Fähigkeit, Wassermoleküle einzufangen. Aber wenn kein Wasser im Gas ist, können sie eintreten und andere Moleküle zurückhalten. Wenn jedoch kleine Partikel in das Loch eines gewöhnlichen Siebes gelangen und größere darin verweilen, gehen hier in einem extrem porösen Molekülstoff große Moleküle hingegen durch das Sieb, und kleine bleiben stecken. Abhängig von der Größe und der chemischen Natur der Moleküle, die aus dem Gasgemisch ausgeschlossen werden müssen, werden natürlich Siebe unterschiedlicher physikalischer und chemischer Natur für große und kleine Moleküle hergestellt.

Wie funktioniert ein solches Molekularsieb unter Produktionsbedingungen? Jeder kennt das wertvolle Plastikpolyethylen. Es wird durch Polymerisation von Ethylengas erhalten. Um ein gutes Polyethylen zu erhalten, muss das Gas jedoch von Verunreinigungen gereinigt werden, insbesondere von Kohlendioxid, das ein Zehntausendstel Prozent nicht überschreiten darf. Früher wurde die Reinigung sehr aufwendig und kostspielig durchgeführt. Zuerst wurde das Ethylen mit einer speziellen Lösung gewaschen, die Kohlendioxid absorbiert, nur ein Hundertstel des Prozentsatzes blieb im Gas. Das Gas wurde dann mit Alkali gewaschen, um das Kohlendioxid vollständig zu absorbieren.

Jedoch blieb sowohl eine spezielle Lösung als auch eine Basis in kleinen Mengen im Gas, und Ethylen wurde mit viel Wasser gewaschen, um diese Rückstände zu entfernen. Das Gas wurde dann getrocknet. Mit Hilfe eines molekularen Siebes erfolgt der Prozess in einem Schritt. Die Geräte sind keinen aggressiven Substanzen wie Alkali oder Feuchtigkeit ausgesetzt; sie arbeiten daher lange und wartungsfrei.

Die Reinigung ist wie folgt. In zwei Stahlsäulen-Adsorbern -wird Zeolith als Tablettenschicht geladen - der Träger von molekularen Sieben. Die Spalten funktionieren abwechselnd(eine funktioniert, die andere kann wiederhergestellt werden). Wenn Ethylen durch die Molekularsiebschicht gelangt, werden die Kohlendioxidmoleküle absorbiert. Und reines Ethylen wird zur Polymerisierungsanlage geschickt. Sobald das Kohlendioxid alle Poren der molekularen SIEBE in einer Spalte füllt, schaltet es sich ab und die andere startet. Die Freisetzung von Molekularsieben aus Kohlendioxid erfolgt durch erhitztes Methan. So wird Ethylen bei geringen Investitionen und einem hohen Automatisierungsgrad des Prozesses schnell von Kohlendioxid befreit. Molekularsiebe können auch verwendet werden, um Argon von Sauerstoffresten, Stickstoff von Kohlendioxid und Wasserstoff von Feuchtigkeit zu reinigen.

Molekularsieb sie fangen die Partikel in den Poren fest ein und geben sie nur beim Erhitzen ab. Dies ermöglicht die Verwendung eines Siebes. Als eine Art Lager "Behälter" für flüchtige brennbare, giftige Gase und Dämpfe. Einfacher und sicherer Umgang mit Gasen und Dämpfen, die auf einem Molekularsieb „eingemauert" sind. Sie werden von dort durch einfaches Erhitzen des Zeoliths an der richtigen Stelle und zu dem Zeitpunkt extrahiert, an dem es benötigt wird. Sie können das Molekularsieb auch mit einem chemischen Prozessbeschleuniger "aufladen", wie z. B. das Vulkanisieren von Gummibändern, das Aushärten bestimmter Harzarten.