분자체는 균일한 크기의 기공(매우 작은 구멍)을 가진 물질입니다. 이 기공의 직경은 작은 분자의 크기와 유사하므로 큰 분자는 통과하거나 흡착될 수 없지만, 작은 분자는 통과할 수 있습니다. 분자 혼합물이 분자체(또는 매트릭스)라고 불리는 다공성 반고체 물질의 고정층을 통과할 때, 분자량이 가장 큰 성분(분자체 기공을 통과할 수 없는 성분)이 먼저 고정층을 빠져나가고, 그 뒤를 이어 분자량이 점차 작아지는 분자들이 빠져나갑니다. 일부 분자체는 분자 크기에 따라 분자를 분리하는 기술인 크기 배제 크로마토그래피에 사용됩니다. 다른 분자체는 건조제로 사용됩니다(활성탄 및 실리카겔이 그 예입니다).
분자체의 기공 직경은 옹스트롬(Å) 또는 나노미터(nm) 단위로 측정됩니다. IUPAC 표기법에 따르면, 미세다공성 물질은 기공 직경이 2nm(20Å) 미만이고, 거대다공성 물질은 기공 직경이 50nm(500Å) 이상입니다. 따라서 중간다공성 물질은 기공 직경이 2~50nm(20~500Å) 사이인 중간 다공성 물질에 해당합니다.
재료
분자체는 미세다공성, 중간다공성 또는 거대다공성 물질일 수 있습니다.
미세다공성 물질 (
●제올라이트(알루미노규산염 광물, 알루미늄 규산염과 혼동해서는 안 됨)
●제올라이트 LTA: 3–4 Å
●다공성 유리: 10Å(1nm) 이상
●활성탄: 0–20 Å (0–2 nm) 이상
●점토
●몬트모릴로나이트 혼합물
●할로이사이트(엔델라이트): 두 가지 일반적인 형태가 발견되는데, 수화된 점토는 층간 간격이 1nm이고, 탈수된 형태(메타할로이사이트)는 간격이 0.7nm입니다. 할로이사이트는 자연적으로 직경이 평균 30nm이고 길이가 0.5~10마이크로미터인 작은 원통형 결정으로 존재합니다.
메조다공성 물질(2–50 nm)
이산화규소(실리카겔 제조에 사용됨): 24 Å (2.4 nm)
거대다공성 물질(>50 nm)
거대다공성 실리카, 200–1000 Å (20–100 nm)
응용 프로그램[편집]
분자체는 석유 산업, 특히 가스 흐름 건조에 자주 사용됩니다. 예를 들어 액화천연가스(LNG) 산업에서는 얼음이나 메탄 클라트레이트로 인한 막힘을 방지하기 위해 가스의 수분 함량을 1ppmv 미만으로 줄여야 합니다.
실험실에서는 용매를 건조하기 위해 분자체를 사용합니다. 분자체는 종종 강력한 건조제를 사용하는 기존 건조 기술보다 우수한 것으로 입증되었습니다.
제올라이트라는 용어로 분자체는 광범위한 촉매 응용 분야에 사용됩니다. 이들은 이성질화, 알킬화 및 에폭시화 반응을 촉매하며, 수소화분해 및 유동 촉매 분해를 포함한 대규모 산업 공정에 사용됩니다.
이러한 필터는 스쿠버 다이버나 소방관들이 사용하는 호흡 장비의 공기 공급을 여과하는 데에도 사용됩니다. 이러한 용도에서는 공기 압축기에서 공급된 공기가 카트리지 필터를 통과하는데, 용도에 따라 이 필터에는 분자체 및/또는 활성탄이 채워져 있습니다. 최종적으로 이 필터는 호흡용 공기 탱크에 공기를 충전하는 데 사용됩니다. 이러한 여과 과정을 통해 호흡용 공기에서 미립자 및 압축기 배기 가스를 제거할 수 있습니다.
FDA 승인.
미국 식품의약국(FDA)은 2012년 4월 1일부로 21 CFR 182.2727에 따라 소비재와 직접 접촉하는 물질로 알루미노실리케이트나트륨 사용을 승인했습니다. FDA 승인 이전에 유럽연합(EU)은 의약품에 분자체를 사용해 왔으며, 독립적인 시험 결과 분자체가 모든 정부 요건을 충족하는 것으로 나타났지만, 업계는 정부 승인에 필요한 고비용 시험 비용을 부담하기를 꺼려왔습니다.
재건
분자체 재생 방법에는 압력 변화(산소 농축기에서처럼), 가열 후 운반 기체 퍼징(에탄올 탈수 공정에서처럼), 또는 고진공 하에서의 가열 등이 있습니다. 재생 온도는 분자체 종류에 따라 175°C(350°F)에서 315°C(600°F)까지 다양합니다. 반면, 실리카겔은 일반 오븐에서 120°C(250°F)로 2시간 동안 가열하여 재생할 수 있습니다. 그러나 일부 실리카겔은 충분한 양의 물에 노출되면 "터지는" 현상이 나타납니다. 이는 실리카 구체가 물과 접촉할 때 파손되기 때문입니다.
| 모델 | 기공 직경(앙스트롬) | 부피 밀도(g/ml) | 흡착된 물 (% w/w) | 마모 또는 긁힘, W(% 중량비) | 용법 |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19~20세 | 0.3–0.6 | 건조~의석유 분해기체 및 알켄, H2O의 선택적 흡착단열 유리(IG)폴리우레탄의 건조에탄올 연료휘발유와 혼합하기 위한 용도입니다. |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20~21년 | 0.3–0.6 | 물의 흡착알루미노실리케이트나트륨FDA 승인을 받은 제품입니다(참조).아래에의료용 용기에서 내용물을 건조하게 유지하기 위한 분자체로 사용됩니다.식품 첨가물가지고E-번호E-554(고결방지제); 밀폐된 액체 또는 기체 시스템, 예를 들어 의약품, 전자 부품 및 부패하기 쉬운 화학 물질 포장에서의 정적 탈수에 선호됩니다. 인쇄 및 플라스틱 시스템에서의 수분 제거, 포화 탄화수소 흐름의 건조에도 사용됩니다. 흡착되는 물질에는 SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 및 C3H6가 있습니다. 일반적으로 극성 및 비극성 매체에서 범용 건조제로 간주됩니다.[12]분리천연가스그리고알켄비질소 민감성에서의 수분 흡착폴리우레탄 |
| 5Å-DW | 5 | 0.45~0.50 | 21~22세 | 0.3–0.6 | |
| 5Å 소형 산소 농축 | 5 | 0.4–0.8 | 23세 이상 | 의료용 또는 건강용 산소 발생기를 위해 특별히 설계되었습니다.출처 필요] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20~21년 | 0.3–0.5 | |
| 10배 | 8 | 0.50~0.60 | 23~24세 | 0.3–0.6 | 고효율 흡착 기술로, 기체 및 액체의 건조, 탈탄, 탈황 및 분리 공정에 사용됩니다.방향족 탄화수소 |
| 13배 | 10 | 0.55–0.65 | 23~24세 | 0.3–0.5 | 석유가스 및 천연가스의 건조, 탈황 및 정제 |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23~24세 | 0.3–0.5 | 탈탄공기 분리 산업에서의 건조, 산소 농축기에서의 질소와 산소 분리 |
| 구리-13X | 10 | 0.50~0.60 | 23~24세 | 0.3–0.5 |
흡착 능력
3Å
대략적인 화학식: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
실리카-알루미나 비율: SiO2/Al2O3≈2
생산
3A 분자체는 양이온 교환을 통해 생성됩니다.칼륨~을 위한나트륨4A 분자체에서 (아래 참조)
용법
3Å 분자체는 직경이 3Å보다 큰 분자는 흡착하지 않습니다. 이러한 분자체의 특징으로는 빠른 흡착 속도, 잦은 재생 능력, 우수한 파쇄 저항성 등이 있습니다.오염 저항성이러한 특징들은 분자체의 효율성과 수명을 모두 향상시킬 수 있습니다. 3Å 분자체는 석유 및 화학 산업에서 원유 정제, 중합, 화학 가스-액체 심층 건조에 필수적인 건조제입니다.
3Å 분자체는 다양한 재료를 건조하는 데 사용됩니다.에탄올, 공기,냉매,천연가스그리고불포화 탄화수소후자에는 가스 분해가 포함됩니다.아세틸렌,에틸렌,프로필렌그리고부타디엔.
3Å 분자체는 에탄올에서 물을 제거하는 데 사용되며, 이렇게 제거된 에탄올은 바이오 연료로 직접 사용하거나 화학 물질, 식품, 의약품 등 다양한 제품 생산에 간접적으로 사용할 수 있습니다. 일반적인 증류 방식으로는 에탄올 생산 과정에서 발생하는 바람직하지 않은 부산물인 물을 완전히 제거할 수 없는데, 이는 에탄올 생산 과정에서 계면활성제가 생성되기 때문입니다.공비혼합물분자체 비드는 무게 기준으로 약 95.6%의 농도로 에탄올과 물을 분자 수준에서 분리하는 데 사용됩니다. 비드에 물을 흡착시키면 에탄올은 자유롭게 통과할 수 있습니다. 비드가 물로 가득 차면 온도나 압력을 조절하여 분자체 비드에서 물을 방출시킬 수 있습니다.[15]
3Å 분자체는 실온, 상대 습도 90% 이하에서 보관해야 합니다. 감압 밀봉 상태로 보관하고 물, 산, 알칼리로부터 멀리해야 합니다.
4Å
화학식: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
실리콘-알루미늄 비율: 1:1 (SiO2/Al2O3≈2)
생산
4Å 체의 제조는 고압이나 특별히 높은 온도를 필요로 하지 않기 때문에 비교적 간단합니다. 일반적으로 수용액이 사용됩니다.규산나트륨그리고알루민산나트륨80°C에서 혼합됩니다. 용매가 함침된 제품은 400°C에서 "베이킹"하여 "활성화"됩니다. 4A 체는 3A 및 5A 체의 전구체 역할을 합니다.양이온 교환~의나트륨~을 위한칼륨(3A의 경우) 또는칼슘(5A의 경우)
용법
건조 용제
4Å 분자체는 실험실 용매 건조에 널리 사용됩니다. 이 분자체는 물뿐만 아니라 NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, C2H4와 같이 임계 직경이 4Å 미만인 다른 분자들을 흡착할 수 있습니다. 액체 및 기체의 건조, 정제 및 순화(예: 아르곤 제조)에 널리 사용됩니다.
폴리에스테르화제 첨가제[편집하다]
이러한 분자체는 탈염수를 생성할 수 있으므로 세제의 작용을 돕는 데 사용됩니다.칼슘이온 교환은 오염 물질을 제거하고 침전을 방지합니다. 이러한 이온 교환 기술은 기존 필터를 대체하는 데 널리 사용됩니다.인4Å 분자체는 세제 보조제인 트리폴리인산나트륨을 대체하여 세제의 환경적 영향을 완화하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한 다음과 같은 용도로도 사용될 수 있습니다.비누형성제 및치약.
유해 폐기물 처리
4Å 분자체는 하수에서 양이온성 물질(예: ...)을 제거할 수 있습니다.암모늄Pb2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ 이온에 대한 선택성이 높습니다. 특히 NH4+에 대한 선택성이 높아 암모니아 방제 분야에서 성공적으로 활용되고 있습니다.부영양화과도한 암모늄 이온으로 인해 수로에 다른 영향이 발생할 수 있습니다. 4Å 분자체는 산업 활동으로 인해 물에 존재하는 중금속 이온을 제거하는 데에도 사용되어 왔습니다.
기타 목적
그만큼야금 산업분리제, 분리, 염수 칼륨 추출루비듐,세슘, 등.
농업:토양 개량제
의약품: 은 적재비석항균제.
5Å
화학식: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2•4.5H2O
실리카-알루미나 비율: SiO2/Al2O3≈2
생산
5A 분자체는 양이온 교환을 통해 생성됩니다.칼슘~을 위한나트륨4A 분자체에서 (위 참조)
용법
다섯-앙스트롬(5Å) 분자체는 종종 다음과 같은 분야에서 사용됩니다.석유산업 분야, 특히 가스 흐름의 정화 및 화학 실험실에서의 분리에 사용됩니다.화합물또한 건조 반응 출발 물질에도 사용됩니다. 이들은 정확하고 균일한 크기의 미세한 기공을 포함하고 있으며, 주로 기체 및 액체 흡착제로 사용됩니다.
5옹스트롬 분자체는 건조에 사용됩니다.천연가스공연과 함께탈황그리고탈탄소화가스의 경우, 산소, 질소 및 수소 혼합물, 그리고 오일-왁스 n-탄화수소를 가지형 및 다환형 탄화수소로부터 분리하는 데에도 사용할 수 있습니다.
5옹스트롬 분자체는 실온에서 보관됩니다.상대 습도골판지 통이나 종이상자 포장재에 90% 미만으로 보관해야 합니다. 분자체는 공기에 직접 노출되어서는 안 되며, 물, 산, 알칼리와의 접촉을 피해야 합니다.
분자체의 형태학
분자체는 다양한 모양과 크기로 존재하지만, 구형 비드는 다른 모양에 비해 압력 강하가 낮고, 날카로운 모서리가 없어 마모에 강하며, 단위 면적당 필요한 파쇄력이 높아 강도가 우수하다는 장점이 있습니다. 또한, 특정 비드형 분자체는 열용량이 낮아 재생 과정에서 필요한 에너지 소비량을 줄일 수 있습니다.
비드형 분자체를 사용하는 또 다른 장점은 일반적으로 다른 형태의 분자체보다 부피 밀도가 높아 동일한 흡착 요구량을 충족하는 데 필요한 분자체의 부피가 더 적다는 것입니다. 따라서 병목 현상을 해소할 때 비드형 분자체를 사용하면 동일한 부피에 더 많은 흡착제를 투입할 수 있고 용기 개조를 피할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 18일
