Ungo wa molekuli ni nyenzo yenye vinyweleo (matundu madogo sana) vya ukubwa sawa. Vipenyo hivi vya vinyweleo vina ukubwa sawa na molekuli ndogo, na hivyo molekuli kubwa haziwezi kuingia au kufyonzwa, huku molekuli ndogo zikiweza. Mchanganyiko wa molekuli unapohama kupitia kitanda kisichotulia cha dutu yenye vinyweleo, nusu-imara inayojulikana kama ungo (au matrix), vipengele vya uzito wa juu zaidi wa molekuli (ambavyo haviwezi kupita kwenye vinyweleo vya molekuli) huondoka kwanza, ikifuatiwa na molekuli ndogo mfululizo. Baadhi ya ungo wa molekuli hutumika katika chromatografia ya kutenganisha ukubwa, mbinu ya utenganishaji ambayo hupanga molekuli kulingana na ukubwa wao. Ungo mwingine wa molekuli hutumika kama dawa za kuua vijidudu (baadhi ya mifano ni pamoja na mkaa ulioamilishwa na jeli ya silika).
Kipenyo cha vinyweleo vya ungo wa molekuli hupimwa katika ångströms (Å) au nanomita (nm). Kulingana na nukuu ya IUPAC, nyenzo zenye vinyweleo vidogo zina kipenyo cha vinyweleo cha chini ya 2 nm (20 Å) na nyenzo zenye vinyweleo vikubwa zina kipenyo cha vinyweleo cha zaidi ya 50 nm (500 Å); kwa hivyo kategoria ya mesoporous iko katikati huku kipenyo cha vinyweleo kikiwa kati ya 2 na 50 nm (20–500 Å).
Vifaa
Vichungi vya molekuli vinaweza kuwa vyenye vinyweleo vidogo, visivyo na vinyweleo vingi, au vyenye vinyweleo vikubwa.
Nyenzo zenye vinyweleo vidogo (
●Zeolite (madini ya aluminosilicate, ambayo hayapaswi kuchanganywa na alumini silicate)
●Zeolite LTA: 3–4 Å
●Kioo chenye vinyweleo: 10 Å (1 nm), na juu
●Kaboni hai: 0–20 Å (0–2 nm), na juu
● Udongo
● Mchanganyiko wa Montmorillonite
●Haloisitimu (endeliti): Aina mbili za kawaida hupatikana, udongo unapolowa maji huonyesha nafasi ya nanomita 1 ya tabaka na unapokaushwa (meta-haloisitimu) nafasi ni nanomita 0.7. Haloisitimu kawaida hutokea kama silinda ndogo ambazo wastani wa kipenyo cha nanomita 30 na urefu kati ya mikromita 0.5 na 10.
Nyenzo yenye mng'ao (2–50 nm)
Dioksidi ya silikoni (inayotumika kutengeneza jeli ya silikali): 24 Å (2.4 nm)
Nyenzo yenye vinyweleo vikubwa (>50 nm)
Silika yenye vinyweleo vikubwa, 200–1000 Å (20–100 nm)
Maombi[hariri]
Vichungi vya molekuli mara nyingi hutumiwa katika tasnia ya mafuta, haswa kwa kukausha mito ya gesi. Kwa mfano, katika tasnia ya gesi asilia ya kimiminika (LNG), kiwango cha maji cha gesi kinahitaji kupunguzwa hadi chini ya 1 ppmv ili kuzuia vizuizi vinavyosababishwa na barafu au methane clathrate.
Katika maabara, vichujio vya molekuli hutumika kukausha kiyeyusho. "Vichujio" vimethibitika kuwa bora kuliko mbinu za kitamaduni za kukausha, ambazo mara nyingi hutumia dawa kali za kukausha.
Chini ya neno zeoliti, vichungi vya molekuli hutumiwa kwa matumizi mbalimbali ya kichocheo. Huchochea isomerization, alkylation, na epoxidation, na hutumiwa katika michakato mikubwa ya viwanda, ikiwa ni pamoja na hydrocracking na fluid catalytic cracking.
Pia hutumika katika kuchuja vifaa vya hewa kwa ajili ya vifaa vya kupumulia, kwa mfano vile vinavyotumiwa na wapiga mbizi wa scuba na wazima moto. Katika matumizi kama hayo, hewa hutolewa na kigandamiza hewa na hupitishwa kupitia kichujio cha katriji ambacho, kulingana na matumizi, hujazwa na ungo wa molekuli na/au kaboni iliyoamilishwa, hatimaye hutumika kuchaji matangi ya hewa ya kupumulia. Uchujaji kama huo unaweza kuondoa chembe chembe na bidhaa za kutolea moshi za kigandamiza kutoka kwa usambazaji wa hewa ya kupumulia.
Idhini ya FDA.
Shirika la Chakula na Dawa la Marekani (FDA) limeidhinisha aluminiosiliti ya sodiamu kwa ajili ya kugusana moja kwa moja na vitu vinavyoweza kutumika chini ya 21 CFR 182.2727. Kabla ya idhini hii, Umoja wa Ulaya ulikuwa umetumia vichungi vya molekuli vyenye dawa na majaribio huru yalipendekeza kwamba vichungi vya molekuli vinakidhi mahitaji yote ya serikali lakini tasnia haikuwa tayari kufadhili upimaji wa gharama kubwa unaohitajika kwa idhini ya serikali.
Urejeshaji
Mbinu za kuzaliwa upya kwa vichungi vya molekuli ni pamoja na mabadiliko ya shinikizo (kama ilivyo katika vikontena vya oksijeni), kupasha joto na kusafisha kwa kutumia gesi ya kubeba (kama inavyotumika katika upungufu wa maji mwilini wa ethanoli), au kupasha joto chini ya utupu mwingi. Halijoto ya kuzaliwa upya huanzia 175 °C (350 °F) hadi 315 °C (600 °F) kulingana na aina ya kichungi cha molekuli. Kwa upande mwingine, jeli ya silika inaweza kuzaliwa upya kwa kuipasha joto katika oveni ya kawaida hadi 120 °C (250 °F) kwa saa mbili. Hata hivyo, baadhi ya aina za jeli ya silika "zitaruka" zinapowekwa kwenye maji ya kutosha. Hii husababishwa na kuvunjika kwa tufe za silika wakati wa kugusana na maji.
| Mfano | Kipenyo cha vinyweleo (Ångström) | Uzito wa wingi (g/ml) | Maji yaliyofyonzwa (% w/w) | Mvurugiko au mkwaruzo, W(% w/w) | Matumizi |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19–20 | 0.3–0.6 | Ukaushajiyakupasuka kwa petroligesi na alkeni, ufyonzaji teule wa H2O katikakioo kilichowekwa joto (IG)na polyurethane, kukausha kwamafuta ya ethanolikwa ajili ya kuchanganya na petroli. |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | Ufyonzaji wa maji ndanialuminiosiliti ya sodiamuambayo imeidhinishwa na FDA (tazamachinihutumika kama ungo wa molekuli katika vyombo vya matibabu ili kuweka yaliyomo kavu na kamanyongeza ya chakulakuwa naNambari ya kielektronikiE-554 (kinga ya kuwekewa keki); Hupendelewa kwa ajili ya upungufu wa maji mwilini tuli katika mifumo iliyofungwa ya kimiminika au gesi, k.m., katika vifungashio vya dawa, vipengele vya umeme na kemikali zinazoharibika; uondoaji wa maji katika mifumo ya uchapishaji na plastiki na kukausha mito ya hidrokaboni iliyojaa. Spishi zinazofyonzwa ni pamoja na SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, na C3H6. Kwa ujumla huchukuliwa kama kikali cha kukausha cha ulimwengu wote katika vyombo vya habari vya ncha na visivyo vya ncha;[12]mgawanyo wagesi asilianaalkeni, ufyonzaji wa maji katika mazingira yasiyoathiriwa na nitrojenipolyurethane |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21–22 | 0.3–0.6 | Kupunguza mafuta na kushuka kwa sehemu ya kumwagausafiri wa anga mafuta ya taanadizeli, na utengano wa alkenes |
| 5Å iliyojaa oksijeni kidogo | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | Imeundwa mahususi kwa ajili ya jenereta ya oksijeni ya kimatibabu au yenye afya[nukuu inahitajika] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | Kukausha na kusafisha hewa;upungufu wa maji mwilininauondoaji wa salfaya gesi asilia nagesi ya petroli ya kimiminika;oksijeninahidrojeniuzalishaji waufyonzaji wa mzunguko wa shinikizomchakato |
| 10X | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | Ufyonzaji wenye ufanisi mkubwa, unaotumika katika ukaushaji, kuondoa kabohaidreti, kuondoa salfa ya gesi na vimiminika na kutenganishahidrokaboni yenye harufu nzuri |
| 13X | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Kukausha, kuondoa salfa na kusafisha gesi ya petroli na gesi asilia |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Uondoaji wa kabohaidretina ukaushaji katika tasnia ya utenganishaji hewa, utenganishaji wa nitrojeni kutoka kwa oksijeni katika vizingatio vya oksijeni |
| Cu-13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.5 | Utamu(kuondolewa kwathiols) yamafuta ya angana sambambahidrokaboni kioevu |
Uwezo wa kunyonya
3Å
Fomula ya kemikali inayokadiriwa: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
Uwiano wa silika-alumina: SiO2/ Al2O3≈2
Uzalishaji
3Vichungi vya molekuli huzalishwa kwa kubadilishana kasheni yapotasiamukwasodiamukatika vichujio vya molekuli 4A (Tazama hapa chini)
Matumizi
Vichungio vya molekuli vya 3Å havifyonzi molekuli ambazo kipenyo chake ni kikubwa kuliko 3Å. Sifa za vichungi hivi vya molekuli ni pamoja na kasi ya kufyonza haraka, uwezo wa kuzaliwa upya mara kwa mara, upinzani mzuri wa kuponda naupinzani wa uchafuzi wa mazingiraVipengele hivi vinaweza kuboresha ufanisi na maisha ya ungo. Vichungi vya molekuli vya 3Å ni dawa muhimu ya kuua vijidudu katika tasnia ya mafuta na kemikali kwa ajili ya kusafisha mafuta, upolimishaji, na kukausha kwa kina cha gesi-kioevu kwa kemikali.
Vichungi vya molekuli vya 3Å hutumika kukausha vifaa mbalimbali, kama vileethanolihewa,jokofu,gesi asilianahidrokaboni zisizojaaMwisho ni pamoja na gesi ya kupasuka,asetilini,ethilini,propilininabutadiene.
Uchujio wa molekuli wa 3Å hutumika kuondoa maji kutoka kwa ethanoli, ambayo baadaye yanaweza kutumika moja kwa moja kama mafuta ya kibayoteki au kwa njia isiyo ya moja kwa moja kutengeneza bidhaa mbalimbali kama vile kemikali, vyakula, dawa, na zaidi. Kwa kuwa kunereka kwa kawaida hakuwezi kuondoa maji yote (bidhaa nyingine isiyohitajika kutoka kwa uzalishaji wa ethanoli) kutoka kwa mito ya mchakato wa ethanoli kutokana na uundaji waazeotropeKwa takriban asilimia 95.6 ya mkusanyiko kwa uzito, shanga za ungo wa molekuli hutumika kutenganisha ethanoli na maji katika kiwango cha molekuli kwa kufyonza maji kwenye shanga na kuruhusu ethanoli kupita kwa uhuru. Mara shanga zikiwa zimejaa maji, halijoto au shinikizo linaweza kubadilishwa, na kuruhusu maji kutolewa kutoka kwenye shanga za ungo wa molekuli.[15]
Vichungi vya molekuli 3Å huhifadhiwa kwenye joto la kawaida, na unyevu wa jamaa usiozidi 90%. Vimefungwa chini ya shinikizo lililopunguzwa, na kuwekwa mbali na maji, asidi na alkali.
4Å
Fomula ya kemikali: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
Uwiano wa silicon-alumini: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)
Uzalishaji
Uzalishaji wa kichujio cha 4Å ni rahisi kiasi kwani hauhitaji shinikizo kubwa wala joto kali. Kwa kawaida myeyusho wa maji wasilikati ya sodiamunaalumini ya sodiamuhuunganishwa kwa nyuzi joto 80. Bidhaa iliyoingizwa kwenye kiyeyusho "huamilishwa" kwa "kuoka" kwa nyuzi joto 400. Vichungi vya 4A hutumika kama mtangulizi wa vichungi vya 3A na 5A kupitiaubadilishanaji wa kasheniyasodiamukwapotasiamu(kwa 3A) aukalsiamu(kwa 5A)
Matumizi
Viyeyusho vya kukausha
Vichungi vya molekuli vya 4Å hutumika sana kukaushia miyeyusho ya maabara. Vinaweza kunyonya maji na molekuli zingine zenye kipenyo muhimu chini ya 4Å kama vile NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, na C2H4. Hutumika sana katika kukausha, kusafisha na kusafisha vimiminika na gesi (kama vile utayarishaji wa argon).
Viongezeo vya mawakala wa poliyesta[hariri]
Vichungi hivi vya molekuli hutumika kusaidia sabuni kwani vinaweza kutoa maji yasiyo na madini kupitiakalsiamukubadilishana ioni, kuondoa na kuzuia utuaji wa uchafu. Hutumika sana kuchukua nafasi yafosforasi. Uchungi wa molekuli wa 4Å una jukumu kubwa la kuchukua nafasi ya tripolifosfeti ya sodiamu kama sabuni saidizi ili kupunguza athari za kimazingira za sabuni. Pia inaweza kutumika kamasabuniwakala wa kutengeneza na katikadawa ya meno.
Matibabu ya taka hatari
Vichungi vya molekuli vya 4Å vinaweza kusafisha maji taka ya spishi za cationic kama vileamoniaioni, Pb2+, Cu2+, Zn2+ na Cd2+. Kutokana na uteuzi mkubwa wa NH4+ zimetumika kwa mafanikio uwanjani kupambanaufyonzaji wa chakula mwilinina athari zingine katika njia za maji kutokana na ioni nyingi za amonia. Vichungi vya molekuli vya 4Å pia vimetumika kuondoa ioni za metali nzito zilizopo kwenye maji kutokana na shughuli za viwanda.
Madhumuni mengine
Yatasnia ya metali: kitenganishi, utenganishaji, uchimbaji wa potasiamu ya chumvi,rubidiamu,kaisiamu, nk.
Sekta ya Petrokemikali,kichocheo,dawa ya kuua vijidudu, kinyonyaji
Kilimo:kiyoyozi cha udongo
Dawa: fedha ya mzigozeolitewakala wa antibacterial.
5Å
Fomula ya kemikali: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O
Uwiano wa silika-alumina: SiO2/ Al2O3≈2
Uzalishaji
5 Vichungi vya molekuli huzalishwa kwa kubadilishana kasheni yakalsiamukwasodiamukatika vichujio vya molekuli 4A (Tazama hapo juu)
Matumizi
Tano-ångström(5Å) vichungi vya molekuli mara nyingi hutumiwa katikapetrolisekta, hasa kwa ajili ya utakaso wa mito ya gesi na katika maabara ya kemia kwa ajili ya kutenganishamisombona vifaa vya kuanzia vya mmenyuko wa kukausha. Vina vinyweleo vidogo vya ukubwa sahihi na sare, na hutumika zaidi kama kifyonzaji cha gesi na vimiminika.
Vichungi vya molekuli vya ångström vitano hutumika kukaushiagesi asilia, pamoja na kufanyauondoaji wa salfanauondoaji wa kaboniya gesi. Pia zinaweza kutumika kutenganisha mchanganyiko wa oksijeni, nitrojeni na hidrojeni, na n-hidrokaboni za nta-mafuta kutoka kwa hidrokaboni zenye matawi na policycliki.
Vichungi vya molekuli vya ångström vitano huhifadhiwa kwenye joto la kawaida, pamoja naunyevunyevu wa kiasichini ya 90% katika mapipa ya kadibodi au vifungashio vya katoni. Vichungi vya molekuli havipaswi kuwekwa wazi moja kwa moja kwenye hewa na maji, asidi na alkali zinapaswa kuepukwa.
Mofolojia ya vichungi vya molekuli
Vichungi vya molekuli vinapatikana katika umbo na ukubwa tofauti. Lakini shanga za duara zina faida zaidi ya maumbo mengine kwani hutoa kushuka kwa shinikizo la chini, ni sugu kwa mvutano kwani hazina kingo kali, na zina nguvu nzuri, yaani nguvu ya kuponda inayohitajika kwa kila eneo la kitengo ni kubwa zaidi. Vichungi fulani vya molekuli vyenye shanga hutoa uwezo mdogo wa joto hivyo mahitaji ya chini ya nishati wakati wa kuzaliwa upya.
Faida nyingine ya kutumia vichungi vya molekuli vyenye shanga ni kwamba msongamano wa wingi kwa kawaida huwa juu kuliko umbo lingine, hivyo kwa ufyonzaji sawa hitaji la ujazo wa molekuli unaohitajika ni mdogo. Hivyo wakati wa kuondoa chupa, mtu anaweza kutumia vichungi vya molekuli vyenye shanga, kupakia vichungi zaidi kwa ujazo sawa, na kuepuka marekebisho yoyote ya chombo.
Muda wa chapisho: Julai-18-2023
