분자체는 균일한 크기의 기공(매우 작은 구멍)을 가진 물질입니다. 이 기공의 직경은 작은 분자와 크기가 비슷하여 큰 분자는 들어가거나 흡착될 수 없지만, 작은 분자는 들어갈 수 있습니다. 분자 혼합물이 체(또는 매트릭스)라고 하는 다공성 반고체 물질의 고정층을 통과할 때, 분자량이 가장 큰 성분(분자 기공으로 통과할 수 없는 성분)이 먼저 고정층을 통과하고, 그 다음으로 작은 분자들이 순차적으로 분리됩니다. 일부 분자체는 분자를 크기에 따라 분류하는 분리 기술인 크기 배제 크로마토그래피에 사용됩니다. 다른 분자체는 건조제로 사용되며, 활성탄과 실리카겔이 그 예입니다.
분자체의 기공 직경은 옹스트롬(Å) 또는 나노미터(nm) 단위로 측정합니다. IUPAC 표기법에 따르면 미세기공 물질은 기공 직경이 2nm(20Å) 미만이고, 거시기공 물질은 기공 직경이 50nm(500Å) 이상입니다. 따라서 메조기공은 기공 직경이 2~50nm(20~500Å)인 중간 형태입니다.
재료
분자체는 미세다공성, 중다공성 또는 거대다공성 물질일 수 있습니다.
미세다공성 물질(
●제올라이트(알루미노규산염 광물, 알루미늄 규산염과 혼동하지 마십시오)
●제올라이트 LTA: 3–4 Å
●다공성 유리 : 10Å(1nm) 이상
●활성탄 : 0~20Å(0~2nm) 이상
●점토
●몬모릴로나이트가 섞여 있음
●할로이사이트(엔델라이트): 두 가지 일반적인 형태가 발견되는데, 수화되면 층간 간격이 1nm이고, 탈수되면(메타할로이사이트) 층간 간격이 0.7nm입니다. 할로이사이트는 자연적으로 직경 평균 30nm, 길이 0.5~10마이크로미터의 작은 원통형으로 존재합니다.
중공성 물질(2~50nm)
이산화규소(실리카겔 제조에 사용): 24Å(2.4nm)
거대 다공성 물질(>50 nm)
거대 다공성 실리카, 200–1000 Å(20–100 nm)
응용 프로그램[편집]
분자체는 석유 산업, 특히 가스 스트림의 건조에 자주 사용됩니다. 예를 들어, 액화천연가스(LNG) 산업에서는 얼음이나 메탄 클래트레이트로 인한 막힘을 방지하기 위해 가스의 수분 함량을 1 ppmv 미만으로 낮춰야 합니다.
실험실에서는 분자체를 사용하여 용매를 건조합니다. 분자체는 종종 강력한 건조제를 사용하는 기존 건조 기술보다 우수한 것으로 입증되었습니다.
제올라이트라는 용어로 불리는 분자체는 광범위한 촉매 응용 분야에 사용됩니다. 제올라이트는 이성질화, 알킬화, 에폭시화를 촉매하며, 수소화분해 및 유동 촉매 분해를 포함한 대규모 산업 공정에 사용됩니다.
또한 스쿠버 다이버나 소방관이 사용하는 호흡 장비의 공기 공급을 여과하는 데에도 사용됩니다. 이러한 용도에서 공기는 공기 압축기에서 공급되고, 용도에 따라 분자체 및/또는 활성탄이 채워진 카트리지 필터를 통과한 후, 최종적으로 호흡 공기 탱크에 공기를 주입합니다. 이러한 여과를 통해 호흡 공기 공급 장치에서 미립자와 압축기 배기 가스를 제거할 수 있습니다.
FDA 승인.
미국 FDA는 2012년 4월 1일부로 21 CFR 182.2727에 따라 소모품과 직접 접촉하는 알루미노규산나트륨을 승인했습니다. 이 승인 이전에 유럽 연합은 의약품에 분자체를 사용했으며 독립적인 테스트 결과 분자체가 모든 정부 요건을 충족하는 것으로 나타났지만 업계에서는 정부 승인에 필요한 비용이 많이 드는 테스트 비용을 자금 지원하는 것을 꺼렸습니다.
재건
분자체 재생 방법에는 압력 변화(산소 농축기에서처럼), 가열 및 운반 가스로 정화(에탄올 탈수에서처럼), 또는 고진공 하에서 가열하는 방법이 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 가열하면 재생됩니다. 그러나 일부 실리카겔은 충분한 물에 노출되면 "펑" 소리가 나기도 합니다. 이는 실리카 구가 물과 접촉하면서 파손되기 때문입니다.
| 모델 | 기공 직경 (옹스트롬) | 체적 밀도(g/ml) | 흡착수(% 중량/중량) | 마모 또는 찰과상, W(% 중량/중량) | 용법 |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19–20 | 0.3–0.6 | 건조~의석유 분해가스 및 알켄, H2O의 선택적 흡착단열 유리(IG)및 폴리우레탄, 건조에탄올 연료가솔린과 혼합하기 위해. |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | 물의 흡착알루미노규산나트륨FDA 승인을 받았습니다(참조아래에) 의료용 용기에 분자체로 사용되어 내용물을 건조하게 유지합니다.식품 첨가물가지고있다E-번호E-554(고결방지제); 폐쇄형 액체 또는 기체 시스템(예: 의약품, 전자 부품 및 부패하기 쉬운 화학물질 포장)의 정적 탈수; 인쇄 및 플라스틱 시스템의 수분 제거; 포화 탄화수소 흐름의 건조에 적합합니다. 흡착되는 물질로는 SO₂, CO₂, H₂S, C₂H₄, C₂H₄, C₂H₄ 및 C₃H₄가 있습니다. 일반적으로 극성 및 비극성 매질에서 범용 건조제로 간주됩니다.[12]분리천연가스그리고알켄, 질소에 민감하지 않은 물의 흡착폴리우레탄 |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21–22 | 0.3–0.6 | |
| 5Å 소형 산소 풍부 | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | 의료용 또는 건강용 산소발생기용으로 특별히 설계되었습니다.인용 필요] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | |
| 10배 | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | 고효율 흡착, 건조, 탈탄, 가스 및 액체의 탈황 및 분리에 사용됨방향족 탄화수소 |
| 13배 | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 석유가스 및 천연가스 건조, 탈황 및 정제 |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 탈탄공기 분리 산업에서의 건조, 산소 농축기에서의 산소로부터 질소 분리 |
| Cu-13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 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 교환에 의해 생성됩니다.칼륨~을 위한나트륨4A 분자체(아래 참조)
용법
3Å 분자체는 직경이 3Å보다 큰 분자를 흡착하지 않습니다. 이 분자체의 특징은 빠른 흡착 속도, 빈번한 재생성, 우수한 내파쇄성입니다.오염 저항성이러한 특징은 체의 효율성과 수명을 모두 향상시킬 수 있습니다. 3Å 분자체는 석유 및 화학 산업에서 석유 정제, 중합, 화학 가스-액체 심층 건조에 필요한 건조제입니다.
3Å 분자체는 다음과 같은 다양한 재료를 건조하는 데 사용됩니다.에탄올, 공기,냉매,천연가스그리고불포화 탄화수소후자에는 가스 분해가 포함됩니다.아세틸렌,에틸렌,프로필렌그리고부타디엔.
3Å 분자체는 에탄올에서 물을 제거하는 데 사용되며, 이 물은 나중에 바이오 연료로 직접 사용하거나 화학 물질, 식품, 의약품 등 다양한 제품을 생산하는 데 간접적으로 사용할 수 있습니다. 일반적인 증류로는 에탄올 생산 과정에서 발생하는 바람직하지 않은 부산물인 물을 에탄올 공정 흐름에서 완전히 제거할 수 없습니다.공비 혼합물무게 기준 약 95.6% 농도의 분자체 비드를 사용하면 물을 비드에 흡착시켜 에탄올이 자유롭게 통과하도록 함으로써 에탄올과 물을 분자 수준에서 분리할 수 있습니다. 비드에 물이 가득 차면 온도나 압력을 조절하여 분자체 비드에서 물을 분리할 수 있습니다.[15]
3Å 분자체는 실온, 상대 습도 90% 이하에서 보관합니다. 감압 밀봉하여 물, 산, 알칼리로부터 멀리합니다.
4Å
화학식: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
실리콘-알루미늄 비율: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)
생산
4Å 체 생산은 고압이나 특별히 높은 온도가 필요하지 않으므로 비교적 간단합니다. 일반적으로 수용액은규산나트륨그리고알루미늄산나트륨80°C에서 결합합니다. 용매 함침된 제품은 400°C에서 "베이킹"하여 "활성화"합니다. 4A 체는 3A 및 5A 체의 전구체 역할을 합니다.양이온 교환~의나트륨~을 위한칼륨(3A용) 또는칼슘(5A용)
용법
건조 용매
4Å 분자체는 실험실 용매의 건조에 널리 사용됩니다. NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, C2H4와 같이 임계 직경이 4Å 미만인 물 및 기타 분자를 흡착할 수 있습니다. 액체 및 기체의 건조, 정제, 정제(예: 아르곤 제조)에 널리 사용됩니다.
폴리에스터제 첨가제[편집하다]
이러한 분자체는 탈염수를 생산할 수 있으므로 세제를 보조하는 데 사용됩니다.칼슘이온 교환, 먼지 제거 및 침전 방지. 이 제품은 교체용으로 널리 사용됩니다.인4Å 분자체는 세제 보조제인 트리폴리인산나트륨을 대체하여 세제의 환경 영향을 완화하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한,비누형성제 및치약.
유해 폐기물 처리
4Å 분자체는 다음과 같은 양이온종의 하수를 정화할 수 있습니다.암모늄이온, Pb2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ 등이 있습니다. NH4+에 대한 높은 선택성 덕분에 현장에서 성공적으로 활용되어 왔습니다.부영양화과도한 암모늄 이온으로 인해 수로에 다른 영향이 발생합니다. 4Å 분자체는 산업 활동으로 인해 물에 존재하는 중금속 이온을 제거하는 데에도 사용되었습니다.
기타 목적
그만큼야금 산업: 분리제, 분리, 염수 칼륨 추출,루비듐,세슘, 등.
농업:토양 개량제
약 : 은을 적재하다비석항균제.
5Å
화학식: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O
실리카-알루미나 비율: SiO2/ Al2O3≈2
생산
5A 분자체는 양이온 교환에 의해 생성됩니다.칼슘~을 위한나트륨4A 분자체(위 참조)
용법
다섯-옹스트롬(5Å) 분자체는 종종 다음에서 활용됩니다.석유산업, 특히 가스 흐름 정제 및 화학 실험실 분리에 사용됩니다.화합물건조 반응 원료 물질입니다. 이들은 정밀하고 균일한 크기의 미세 기공을 가지고 있으며, 주로 기체 및 액체 흡착제로 사용됩니다.
5Å의 분자체는 건조에 사용됩니다.천연가스, 수행과 함께탈황그리고탈탄소화가스의. 또한 산소, 질소, 수소 혼합물과 오일-왁스 n-탄화수소를 분지형 및 다환식 탄화수소로부터 분리하는 데 사용할 수 있습니다.
5Å 분자체는 실온에서 보관됩니다.상대 습도골판지 통이나 카톤 포장에서는 90% 미만입니다. 분자체는 공기와 물에 직접 노출되어서는 안 되며, 산과 알칼리는 피해야 합니다.
분자체의 형태
분자체는 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 하지만 구형 비드는 다른 형태에 비해 압력 강하가 낮고, 날카로운 모서리가 없어 마모에 강하며, 강도가 우수하여 단위 면적당 필요한 압착력이 더 높다는 장점이 있습니다. 특정 비드형 분자체는 열용량이 낮아 재생 시 에너지 요구량이 낮습니다.
비드형 분자체를 사용하는 또 다른 장점은 일반적으로 다른 형태의 분자체보다 겉보기 밀도가 높아 동일한 흡착 요구량을 위해 필요한 분자체 부피가 더 적다는 것입니다. 따라서 병목 현상 제거 시 비드형 분자체를 사용하면 동일한 부피에 더 많은 흡착제를 주입할 수 있으며, 용기 개조도 필요 없습니다.
게시 시간: 2023년 7월 18일
