Cơ chế hoạt động của sàng phân tử là gì?

Sàng phân tử là một vật liệu xốp có các lỗ rất nhỏ, kích thước đồng đều. Nó hoạt động giống như một cái rây trong nhà bếp, nhưng ở quy mô phân tử, tách các hỗn hợp khí chứa các phân tử có kích thước khác nhau. Chỉ những phân tử nhỏ hơn kích thước lỗ mới có thể đi qua; trong khi đó, các phân tử lớn hơn bị chặn lại. Nếu các phân tử cần tách có cùng kích thước, sàng phân tử cũng có thể tách theo độ phân cực. Sàng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như chất hút ẩm và giúp ngăn ngừa sự xuống cấp của sản phẩm.

Các loại sàng phân tử

Sàng phân tử có nhiều loại khác nhau như 3A, 4A, 5A và 13X. Các giá trị số xác định kích thước lỗ xốp và thành phần hóa học của sàng. Các ion kali, natri và canxi được thay đổi trong thành phần để kiểm soát kích thước lỗ xốp. Có nhiều mắt lưới khác nhau trong các loại sàng khác nhau. Sàng phân tử có số mắt lưới nhỏ hơn được sử dụng để tách khí, và sàng có nhiều mắt lưới hơn được sử dụng cho chất lỏng. Các thông số quan trọng khác của sàng phân tử bao gồm dạng (bột hoặc hạt), mật độ khối, độ pH, nhiệt độ tái tạo (kích hoạt), độ ẩm, v.v.

So sánh giữa sàng phân tử và gel silica

Gel silica cũng có thể được sử dụng như chất hút ẩm nhưng rất khác so với sàng phân tử. Các yếu tố khác nhau cần xem xét khi lựa chọn giữa hai loại này là các tùy chọn lắp ráp, thay đổi áp suất, mức độ ẩm, lực cơ học, phạm vi nhiệt độ, v.v. Sự khác biệt chính giữa sàng phân tử và gel silica là:

Tốc độ hấp phụ của sàng phân tử cao hơn so với silica gel. Điều này là do sàng là chất hút ẩm nhanh.

Chất hấp phụ phân tử hoạt động tốt hơn gel silica ở nhiệt độ cao, vì nó có cấu trúc đồng nhất hơn, liên kết nước mạnh hơn.

Ở độ ẩm tương đối thấp, khả năng lọc của sàng phân tử tốt hơn nhiều so với silica gel.

Cấu trúc của sàng phân tử được xác định rõ ràng và có các lỗ xốp đồng nhất, trong khi cấu trúc của gel silica là vô định hình và có nhiều lỗ xốp không đều.

Cách kích hoạt sàng phân tử

Để hoạt hóa các sàng phân tử, yêu cầu cơ bản là phải tiếp xúc với nhiệt độ cực cao, và nhiệt độ phải đủ cao để chất hấp phụ bay hơi. Nhiệt độ sẽ thay đổi tùy thuộc vào vật liệu được hấp phụ và loại chất hấp phụ. Một phạm vi nhiệt độ không đổi từ 170-315oC (338-600oF) sẽ cần thiết cho các loại sàng đã đề cập trước đó. Cả vật liệu được hấp phụ và chất hấp phụ đều được làm nóng ở nhiệt độ này. Sấy chân không là một cách nhanh hơn để thực hiện việc này và yêu cầu nhiệt độ tương đối thấp hơn so với sấy bằng ngọn lửa.

Sau khi được kích hoạt, các tấm lọc có thể được bảo quản trong hộp thủy tinh có màng bọc parafilm hai lớp. Điều này sẽ giữ cho chúng hoạt động trong tối đa sáu tháng. Để kiểm tra xem các tấm lọc có hoạt động hay không, bạn có thể cầm chúng trong tay khi đeo găng tay và đổ nước vào. Nếu chúng hoạt động hoàn toàn, nhiệt độ sẽ tăng lên đáng kể, và bạn sẽ không thể cầm chúng ngay cả khi đeo găng tay.

Việc sử dụng các thiết bị an toàn như bộ đồ bảo hộ cá nhân (PPE), găng tay và kính bảo hộ được khuyến cáo vì quá trình hoạt hóa các sàng phân tử liên quan đến việc xử lý nhiệt độ cao và hóa chất, cùng với những rủi ro liên quan.