что такое молекулярные сита в химии

Что такое молекулярные сита в химии

Различаются три основные группы природных цеолитов:

«Молекулярное сито», что в отличие от угля и силикагеля он в условиях обезвоживания легко адсорбирует пары легких веществ и не адсорбирует пары относительно тяжелых веществ.

Механизм и особенности адсорбции на цеолитах прежде всего определяются строением их кристаллов. В двуокиси кремния и в силикатах каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, расположенными в вершинах тетраэдра. Атомы через кислородный мостик образуют сложный анион в виде длинной цепочки или цикла. В алюмосиликатах трехзарядные ионы AL замещают четырехзарядные ионы Si. Компенсация лишнего заряда происходит за счет эквивалентного по заряду иона металла. В природных цеолитах ионы Na легко обмениваются на ионы Са:

Особенностью строения кристаллов является то, что тетраэдры образуют сотообразную структуру с относительно близкими по форме к шарообразной полостями молекулярных размеров, сообщающимися узкими отверстиями («окнами»). Стенки полостей образованы ионами кремния и других элементов. Полости занимают половину объема всего кристалла. Каждая из них по трем взаимно перпендикулярным направлениям сообщается с соседними через «окна».

Внутренняя поверхность цеолита огромна, ее размеры во многом определяют адсорбционные свойства. Например, каждая полость предварительно обезвоженного шабазита в водной среде или в условиях влажного воздуха поглощает 24 молекулы воды.

Молекулы воды и способные к обмену ионы находятся внутри полостей, а не в узлах кристаллической решетки, и могут проходить через отверстия. Такая структура обеспечивает протекание обратимых процессов гидратации, дегидратации и ионного обмена. Вследствие жесткого алюмосиликатного скелета цеолита его активация, связанная с удалением кристаллизационной воды, не влечет за собой разрушения кристаллической решетки. Теряя воду, цеолит способен вновь адсорбировать ее или вместо нее молекулы других веществ. Жесткий алюмосиликатный скелет обусловливает к тому же ненабухаемость цеолитов в различных жидкостных средах, что является преимуществом перед другими ионообменными веществами.

Кислотные центры, находящиеся на поверхности цеолита, обусловливают его каталитические свойства. Эти свойства усиливаются добавкой глины в качестве связующего материала.

Кристаллические цеолиты, полученные синтетическими методами, отличаются идеальной однородностью. размеров пор, неизменяющихся даже в узких пределах. Этим цеолитам присущи

Следует отметить, что в случае осушки обводненных масел, подобных трансформаторному, при регенерации цеолита для удаления масла с поверхности пор вторичной структуры применяются различные способы: выжиг, отдувка водяным паром, отмывка растворителями (что удобно, но связано с большими расходами растворителя).

Интересные факты происхождения цеолита и какая от него польза. Где находятся самые большие его месторождения. Как «кипящий камень» может улучшить здоровье, где используется синтетическая порода. Химические и физические данные об этих минералах.

Состав цеолита и химическая формула

Mx/n(AlO2)x• (SiO2)y• zH2O.:

отношение у/х может изменятся до 5 в зависимости от вида камня.

В составе имеется до 10 % воды. Основная доля принадлежит кремнию-до 74 %, оставшуюся часть занимает алюминий-от 10% до 14%. Еще присутсвует более 20 элементов, но их доли настолько мизерны, что все вместе они не составляют даже 0,1%.

Область применения

Цеолит

Глубокая осушка газовых потоков синтетическими цеолитами

Осушка природного газа с помощью синтетических цеолитов

Осушка нефтяного попутного газа с помощью синтетических цеолитов

Осушка технологического воздуха и воздуха для КИПиА с помощью синтетических цеолитов

Осушка газа риформинга и крекинга с помощью синтетических цеолитов

Осушка стеклопакетов с помощью синтетических цеолитов

Осушка внутреннего пространства тары и упаковки с помощью синтетических цеолитов

Осушка газов пиролиза в производстве этилена с помощью синтетических цеолитов

Очистка газовых потоков синтетическими цеолитами

Очистка природного газа от сернистых соединений, углекислого газа и меркаптанов с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У) и 13Х (NaX)

Очистка нефтяного попутного газа от сернистых соединений, углекислого газа и меркаптанов с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У) и 13Х (NaX)

Очистка воздуха от углекислого газа перед его разделением на кислород и азот с помощью синтетических цеолитов

Получение кислорода из воздуха в методах короткоцикловой адсорбции с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У) и 13Х (NaX)

Очистка и осушка биологического газа с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У)и 13Х (NaX)

Очистка газов мусороперерабатывающих заводов от токсических соединений (диоксинов) с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У)и 13Х (NaX)

Очистка отходящих газовых потоков от сернистых и нитросодинений, радионуклидов с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У)и 13Х (NaX)

Очистка атмосфер плавок и создание защитных сред в металлургии с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 5А (CaA-У)и 13Х (NaX-К)

Глубокая осушка жидкостных потоков синтетическими цеолитами

Осушка и регенерация трансформаторного масла с помощью синтетических цеолитов

Осушка и регенерация фреономасляных агентов холодильных установок с помощью синтетических цеолитов

Фильтры для осушки и регенерации моторных масел с помощью синтетических цеолитов

Фильтры для осушки дизельного и бензинового топлива, гидросистем автосамосвалов с помощью синтетических цеолитов

Концентрирование растворов спиртов с помощью синтетических цеолитов

Осушка органических жидкостей (керосин, гексан, бензол, циклогексан, метанол, этанол, изопропанол и так далее) с помощью синтетических цеолитов

В качестве молекулярных сит (разделение веществ в зависимости от размера молекул) – разделение смесей углеводородов различного строения синтетическими цеолитами

Выделение и очистка нормальных парафиновых углеводородов, которые являются сырьем для производства моющих средств и белково-витаминных компонентов с помощью синтетических цеолитов

Разделение смесей олефиновых и парафиновых углеводородов с помощью синтетических цеолитов

Разделение смесей ароматических углеводородов (смесь ксилолов и этилбензола) с помощью синтетических цеолитов

В качестве катионообменных материалов (разделение веществ с помощью ионообменного механизма) – умягчение водных потоков от катионов тяжелых металлов и поглощение радионуклидов в атомной энергетике синтетическими цеолитами

Очистка гальванических стоков машиностроительных производств с помощью синтетических цеолитов

Удаление радионуклидов из жидких отходов ядерных энергетических установок с помощью синтетических цеолитов

цеолиты 4А (NaA-У)и 13Х (NaX)

Умягчение воды в котельных с помощью синтетических цеолитов

Умягчение технологической воды с помощью синтетических цеолитов

Источник

Что такое молекулярное сито и его функции

Что такое молекулярное сито?

Процедура адсорбции в данном случае напоминает процесс «просеивания молекул». Это и дало сорбенту название – молекулярное сито.

Функции молекулярного сита

Основная функция, которую выполняет молекулярное сито – адсорбция влаги, содержащейся во внутреннем пространстве стеклопакета. Откуда она берется, ведь пластиковые окна очень герметичны?

Рекомендации по применению

Использование молекулярных сит для заполнения дистанционных рамок пластиковых окон прописаны в технологической документации и ГОСТ, где содержатся следующие требования:

Какой вид молекулярного сита оптимален для стеклопакета?

Существует несколько видов молекулярных сит, но не все они одинаково хорошо подходят для изготовления качественного стеклопакета.

Несмотря на широкое разнообразие видов адсорбентов, при изготовлении стеклопакетов могут использоваться исключительно молекулярные сита с порами 3 ангстрема. Разумеется, это удорожает процесс производства пластиковых окон. Однако их отличные эксплуатационные характеристики на протяжении всего срока службы полностью оправдывают повышение стоимости. Остальные рассмотренные варианты молекулярных сит находят использование в других узкоспециальных областях производства.

Источник

Молекулярное сито для стеклопакетов

Молекулярное сито – это кристаллизованный алюмосиликат (комбинация оксидов алюминия и кремния), поры которого равномерно распределены по всей поверхности. Внешне представляет собой мелкие пористые шарики или катышки.

Величина пор сорбента идентична размеру обычных молекул, благодаря чему обеспечивается эффективная сепарация различных молекул: материал поглощает водяной пар, но не впитывает молекулы газов. Именно из-за этой особенности сорбент называют «молекулярным ситом». В качестве их аналогов могут выступать цеолиты.

Имеет высокую удельную поверхность, адсорбционную емкость и скорость поглощения, за счет чего применяется в различных сферах. Наибольшую популярность влагопоглотитель получил в производстве стеклопакетов пластиковых окон.

Область применения

Материал выполняет несколько функций, наиболее важной из которых является предотвращение конденсации влаги в течение продолжительного времени в пространстве между стеклами, возникающей из-за проникания паров воды внутрь пакета.

Сорбент поглощает водяные пары, приникающие через боковые швы стеклопакета в процессе его эксплуатации. Влагопоглотитель применяют для заполнения рамок различных профилей. Объем заполнения и порядок его контроля устанавливается в технологической документации и зависит от величины стеклопакетов и используемых герметиков, но минимальный объем составляет 50 %.

Если не использовать сорбент, при низких температурах влага начнет конденсироваться на внутренней поверхности стекол и это приведет к их запотеванию.

Где приобрести?

Мы реализуем высококачественные химпрепараты по самым доступным ценам. Для заказа просто нажмите на кнопку возле изображения товара и введите ваше имя и номер телефона. Мы перезвоним вам в рабочее время.

Источник

Какое молекулярное сито использовать в стеклопакетах

Статья требует доработки или изменения. Вы можете принять участие в её создании.

Скупой платит дважды, или вновь о молекулярных ситах

Правила и технология производства стеклопакетов в нашей стране регламентируются ГОСТ 24866-99. В пункте 4.2.3 ГОСТ 24866-99 говорится о том, что при производстве стеклопакета в дистанционную рамку должен засыпаться влагопоглотитель, например, молекулярные сита. Согласитесь, это довольно скудная и сухая информация, поэтому цель данной статьи разобраться, что представляют собой молекулярные сита, какими бывают и почему на российском рынке светопрозрачных конструкций фигурируют цены от 35 до 60 рублей за килограмм.

Содержание

Виды молекулярного сита

Молекулярные сита (адсорбенты) в разрезе их применения для производства стеклопакетов можно классифицировать по группам.

Данная градация условна, т. к. целью ее создания служило лишь желание показать, что единственно возможным вариантом для применения в производстве стеклопакетов могут служить молекулярные сита 3 Å.

Рассмотрим подробнее предложенную классификацию.

Сита, сделанные на основе аттапульгита или палыгорскита (глина)

Данный вид молекулярных сит наиболее дешев в производстве, но означает ли дешевизна соответствие заявленным требованиям ГОСТа? Конечно нет! В соответствии с ГОСТом показатель ∆Т должен быть не ниже 35°С, но по своей природе данные материалы не могут вызывать химическую реакцию с таким выделением тепла, поэтому недобросовестные производители добавляют в состав таких сит химические соединения, способные поднимать температуру теста до нужных значений. Хотя в реальной жизни не так важен показатель теста ∆Т, как способность сита адсорбировать влагу – максимальная влагоемкость. ГОСТ требует, чтобы максимальная влагоемкость сита была не ниже 15% во всем диапазоне используемых температур, но после лабораторных исследований выяснилось, что данные молекулярные сита могут поддерживать такую влагоемкость только при температурах выше 20°С. Исходя из этих испытаний напрашивается неутешительный вывод: при температурах ниже 20°С молекулярные сита не выполняют своих функций – осушения стеклопакета.

Сита, содержащие в себе соединение CaCl₂

Эти молекулярные сита имеют несколько специфических особенностей: содержащийся в них CaCl₂ вступает в агрессивную реакцию с алюминиевой дистанционной рамкой, вследствие чего начинается процесс ее коррозии. Данный вид сит не только впитывает содержащуюся в воздухе влагу, но и успешно ее отдает обратно при нагреве, несложно сделать вывод, что содержащий данное сито стеклопакет начнет запотевать, как только окружающая температура превысит ту, при которой происходила его сборка.

Сита с размером пор 4 Å

Молекулярные сита с размером пор 4 ангстрема – это продукт первичной стадии производства молекулярных сит 3 Å. Данные сита имеют прекрасные показатели как по тесту разности температур (∆Т тест), так и по максимальной влагоемкости, но и у этих сит есть особенность – размер внутренних пор 4 ангстрема. Что же это означает? Попробуем разобраться. Все в природе состоит из молекул, каждое вещество имеет молекулы определенного размера, а молекулярные сита обладают свойством улавливать и удерживать молекулы веществ, размер которых меньше диаметра внутренних пор сита. К примеру, молекула воды имеет диаметр 2,7 Å, значит молекулярное сито 4 Å будет прекрасно поглощать воду. В настоящее время в современных стеклопакетах используются инертные газы (такие как аргон и азот) для уменьшения теплопроводности и улучшения шумоизоляции, но размер молекулы аргона составляет 3,7 Å, а молекулы азота – 3 Å, значит сито с размером пор 4 Å будет поглощать и молекулы инертных газов, что неминуемо приведет к снижению эксплуатационных свойств стеклопакета и может повлечь вогнутые деформации стеклопакета.

Сита с размером пор 3 Å

В заключение хотелось бы резюмировать, что сегодня на рынке оконных комплектующих огромное количество предложений молекулярных сит различных как по цене, так и по качеству. Но главное, у всех рассмотренных вариантов в статье и предлагаемых рынком своя узконаправленная область применения. При производстве стеклопакетов могут применяться только химически синтезированные молекулярные сита 3 Å. Да, они дороже, но стеклопакет, содержащий такие сита, сохранит свои свойства на протяжении всего срока службы.

Примечание

Информация из журнала Оконное Производство Электронная версия / Выпуск № 27, Апрель 2011

Источник

Молекулярное сито

Молекулярное сито — влагопоглотитель, используемый в производстве стеклопакетов. Молекулярное сито представляет собой синтетические кристаллические алюмосиликаты. Эти кристаллические структуры обладают трёхмерной системой пор с отверстием строго определенного диаметра. Однородные по форме и размеру отверстия обеспечивают адсорбцию молекул меньшего диаметра, более крупные молекулы не адсорбируются. Такой эффект просеивания и дал «молекулярному ситу» его название.

Размер пор молекулярного сита, применяемого в производстве стеклопакетов, составляет 3 Å (3 х 10 −10 м), что обеспечивает избирательное поглощение из воздуха внутри стеклопакета только молекул водяного пара, а не других газов.

Молекулярное сито, используемое в производстве стеклопакетов, выполняет несколько различных функций. Наиболее важная из них — надёжное и максимально продолжительное предотвращение конденсации влаги в межстекольном пространстве, вызываемой проникновением внутрь пакета паров воды.

Основной функцией является адсорбция водяных паров, проникающих через боковые швы стеклопакета в период его эксплуатации.

В течение срока службы стеклопакета небольшие количества водяных паров неизбежно проникают через швы в межстекольное пространство. Для того чтобы предотвратить конденсацию при низких температурах, необходимо, чтобы молекулярное сито поглощало как можно больше влаги.

Другой функцией является адсорбирование влаги, попадающей в стеклопакет в процессе его производства’.

В процессе производства стеклопакетов влага из воздуха задерживается в межстекольном пространстве. Отсутствие молекулярного сита приведет к тому, что влага будет конденсироваться при низкой температуре на внутренней поверхности стёкол.

Молекулярное сито используют для заполнения:

Рекомендации по применению

Адсорбция воды и деформация стекла

Одним из важных критериев отраслевой программы сертифицирования стеклопакетов является достижение наиболее низкой точки росы в межстекольном пространстве. В результате этого производители ошибочно предпочитали молекулярные сита-десиканты 13X и 4А, производители которых утверждали, что они имеют более высокую водоадсорбционную способность. Использование десискантов этого типа вызвало серьёзные проблемы: при холодных температурах они поглощали большое количество азота, что приводило к образованию отрицательного давления, и, в свою очередь, являлось причиной:

Диаметр пор молекулярного сита, применяемого в производстве стеклопакетов настолько мал, что не позволяет воздуху проникнуть в кристалл.

Источник