モレキュラーシーブの粒径の違いが用途に及ぼす影響

モレキュラーシーブの粒径の違いが用途に及ぼす影響.

モレキュラーシーブ は水和アルミノケイ酸塩の一種で、分子をふるい分ける機能を持つ。構造上、均一な孔径と整然と並んだ多数の孔を持つ。異なる分子は、異なる孔径に応じて分離することができる。細孔径の異なるモレキュラーシーブは、大きさや形状の異なる分子をふるい分けることができる。例えば、3Aモレキュラーシーブは0.3nm以下の分子しか吸着できず、4Aモレキュラーシーブは0.4nm以下の分子しか吸着できず、5Aモレキュラーシーブは0.5nm以下の分子しか吸着できません。したがって、分子ふるいを選択する際には、分離する目的物質のサイズと形状に応じて適切なタイプの分子ふるいを選択し、最良のスクリーニング効果を得る必要があります。

一般的な球状モレキュラーシーブの粒径は、4*8メッシュ（φ3～5mm）、8*12メッシュ（φ1.6～2.5mm）、10*18メッシュ（φ1～2mm）です。モレキュラーシーブの粒径とはモレキュラーシーブの粒子径のことで、モレキュラーシーブの用途に重要な影響を与えます。本稿では、モレキュラーシーブの粒径の違いが用途に与える影響を以下の観点から紹介する：

吸着性能（物質移動速度）： 一般的に、粒子径が小さいほど比表面積が大きくなり、物質移動が速くなり、吸着能力が強くなります。乾燥剤として使用した場合、モレキュラーシーブ1gで自重の22%もの水を吸着することができます。したがって、効率的な乾燥や不純物の除去が必要な用途では、吸着性能を向上させるために、比較的粒子径の小さいモレキュラーシーブを選択する必要があります。
圧力降下： モレキュラーシーブの粒子径も、適用時の圧力降下に大きな影響を与えます。一般に、粒子径が小さいほど、粒子径が大きいほど圧力損失が大きくなる傾向があります。これは、粒子が小さいほど単位体積あたりの表面積が大きくなり、ろ過される気体または液体とふるい材料との接触点が多くなるためです。その結果、スクリーンを通過する気体または液体の流れに対する抵抗が大きくなり、圧力損失が高くなります。逆に、粒子が大きいと単位体積あたりの表面積が小さくなるため、接触点が少なくなり、気体や液体の流れに対する抵抗が小さくなり、圧力損失が低くなります。
クラッシュの強さ： モレキュラーシーブの粒子径は、破砕強度、つまり破砕するまでにかけられる圧力や力の大きさに大きく影響します。一般に、粒子径が大きいほど、小さい粒子径よりも破砕強度が高くなる傾向があります。これは、粒子が大きいと単位体積あたりの表面積が小さくなるため、表面の欠陥や材料を弱めるような欠陥の影響を受けにくくなるためです。逆に、小さい粒子は単位体積あたりの表面積が大きいため、表面欠陥やひび割れなど、破砕強度を低下させる欠陥が発生しやすい。さらに、粒子が小さいと、機械的な応力や摩擦によって大きな粒子の表面から小さな粒子が脱落する「摩滅」の影響を受けやすくなります。これは材料をさらに弱くし、破砕強度を低下させる。
フロー性能： モレキュラーシーブの粒子径も流動性能に影響します。一般的に、粒子径が大きいほど流動抵抗は小さくなり、流動速度は速くなります。このことは、高速分離を必要とする一部の用途に有利である。例えば、気体や液体の精製、触媒作用、吸着などのプロセスでは、流動抵抗を小さくして流速を上げるために、粒子径の大きいモレキュラーシーブを選択する必要があります。