Tamices moleculares

El tamiz molecular es un tipo de material adsorbente o de membrana con microporos uniformes, compuesto principalmente de silicio, aluminio, oxígeno y otros cationes metálicos. El tamaño de sus poros es equivalente al tamaño molecular general, y varias moléculas de fluidos se tamizan según el tamaño efectivo de sus poros. Los tamices moleculares de zeolita se refieren a aquellos aluminosilicatos cristalinos naturales y sintéticos que tienen función de tamiz molecular. Los tamices moleculares pueden producirse en diversas formas, como perlas de tamiz molecular, gránulos y polvo desecante, en función de los requisitos específicos de la aplicación. 

El tamiz molecular es un adsorbente de alto rendimiento con una excelente capacidad cinética de adsorción y separación de gases. El tamiz molecular es ampliamente utilizado en varias industrias tales como separación criogénica del aire, generador del oxígeno de PSA&VPSA, purificación del hidrógeno, deshidratación del gas natural, deshidratación del etanol, deshidratación del etileno, deshidratación del propileno, deshidratación del etanol, deshidratación del refrigerante, sistema de la rotura del aire, vidrio aislador, etc.

Los tamices moleculares de zeolita son silicatos o aluminosilicatos cristalinos, formados por tetraedros sílico-oxigenados o tetraedros alumino-oxigenados conectados por puentes de oxígeno para formar poros y huecos de tamaño molecular. Sistema de cavidades, que tiene las características de las moléculas cribantes. Sin embargo, con la investigación en profundidad sobre la síntesis y la aplicación de los tamices moleculares de zeolita, los investigadores han descubierto los tamices moleculares de zeolita de fosfoaluminato, y los elementos marco (silicio o aluminio o fósforo) de los tamices moleculares de zeolita también pueden estar compuestos de B, Ga, Fe, Cr, Ge, I, V , Mn, Co, Zn, Be y Cu, etc., y el tamaño de los poros y las cavidades puede alcanzar 2 nm o más. Por lo tanto, los tamices moleculares de zeolita se pueden dividir en tamices moleculares de zeolita de silicio-aluminio, tamices moleculares de zeolita de fósforo-aluminio y tamices moleculares de zeolita de heteroátomo marco según la composición de los elementos marco.

Divididos por el tamaño de los canales, los tamices moleculares de zeolita con tamaños de canal inferiores a 2 nm, 2~50 nm y superiores a 50 nm se denominan tamices moleculares microporosos, mesoporosos y macroporosos, respectivamente. Debido a su gran tamaño de poro, se convierte en un buen portador para reacciones moleculares de gran tamaño, pero la pared de poro del material mesoporoso es amorfa, por lo que su estabilidad hidrotérmica y térmica no puede cumplir las duras condiciones que exigen las aplicaciones petroquímicas.

Al contener iones metálicos de baja electricidad y gran radio iónico y agua en estado combinado, las moléculas de agua se pierden continuamente tras el calentamiento, pero la estructura del esqueleto cristalino permanece inalterada, formando muchas cavidades del mismo tamaño, y las cavidades tienen muchos diámetros. Los mismos microporos están conectados. Estos pequeños poros tienen diámetros uniformes, que pueden adsorber moléculas más pequeñas que el diámetro del poro en el interior de los poros, mientras que repelen moléculas más grandes que los poros, de modo que las moléculas con diferentes formas y diámetros pueden ser excluidas. Las moléculas con diferentes grados de polaridad, las moléculas con diferentes puntos de ebullición y las moléculas con diferentes grados de saturación se separan, es decir, tienen la función de "tamizar" las moléculas, por lo que se denominan tamices moleculares. En la actualidad, los tamices moleculares se utilizan ampliamente en la metalurgia, la química, la electrónica, la petroquímica, el gas natural y otras industrias.

El tamiz molecular es un tipo de cristal de aluminosilicato. Dado que el tamaño de los poros del tamiz molecular de zeolita es uniforme, sólo cuando el diámetro de la dinámica molecular es menor que el del tamiz molecular de zeolita puede entrar fácilmente en la cavidad y ser adsorbida. Por lo tanto, el tamiz molecular de zeolita es como un tamiz para moléculas de gas y líquido. De acuerdo con el tamaño de la molécula para determinar si se adsorbe. Debido a que el tamiz molecular de zeolita tiene una fuerte polaridad en la cavidad cristalina, puede interactuar con las moléculas que contienen grupos polares en la superficie del tamiz molecular de zeolita, o induciendo la polarización de las moléculas polarizables para producir una fuerte adsorción. Este tipo de molécula polar o fácilmente polarizable es fácilmente adsorbida por el tamiz molecular de zeolita polar, lo que refleja otra selectividad de adsorción del tamiz molecular de zeolita.

Existen dos métodos principales de regeneración del tamiz molecular: la regeneración por calentamiento y alta temperatura y la regeneración al vacío. Dado que la adsorción no provoca cambios químicos, siempre que se intente expulsar las moléculas concentradas en la superficie, el tamiz molecular de zeolita vuelve a tener capacidad de adsorción. Este proceso es el proceso inverso de la adsorción, llamado activación, o desorción o regeneración. La activación del tamiz molecular se refiere al proceso en el que los adsorbatos, como la humedad adsorbida por el tamiz molecular, son expulsados del tamiz molecular mediante calentamiento a alta temperatura o aspiración, de modo que el tamiz molecular puede restaurar la capacidad de adsorción.  

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