आण्विक चालनी

आण्विक चालनी समान आकार के छिद्र (पदार्थ) (बहुत छोटे छेद) वाली पदार्थ है। ये छिद्र व्यास आकार में छोटे अणुओं के समान होते हैं, और इस प्रकार बड़े अणु प्रवेश नहीं कर सकते या अधिशोषित नहीं होते है, जबकि छोटे अणु अधिशोषित होते है। जैसे ही अणुओं का मिश्रण चालनी (या मैट्रिक्स) कहे जाने वाले छिद्र, अर्ध-ठोस पदार्थ के स्थिर तल से गुजरता है, उच्चतम आणविक भार वाले घटक (जो आणविक छिद्र में जाने में असमर्थ होते हैं) पहले तल छोड़ देते हैं, इसके बाद क्रमिक रूप से छोटे अणु आते हैं। कुछ आण्विक चालनी का उपयोग आकार-बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी में किया जाता है, एक पृथक्करण तकनीक जो अणुओं को उनके आकार के आधार पर क्रमबद्ध करती है। अन्य आण्विक चालनी का उपयोग अवशोषक के रूप में किया जाता है (कुछ उदाहरणों में सक्रिय चारकोल और सिलिका जेल सम्मिलित हैं)। आण्विक चालनी का छिद्र व्यास आंगस्ट्रॉम्स (Å) या नैनो मीटर (nm) में मापा जाता है। शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ संकेतन के अनुसार, सूक्ष्मरंध्र पदार्थ का छिद्र व्यास 2 nm (20 Å) से कम होता है और स्थूल रंध्री का छिद्र व्यास 50 nm (500 Å) से अधिक होता है; इस प्रकार मध्यरंध्र पदार्थ श्रेणी 2 और 50 nm (20-500 Å) के बीच छिद्र व्यास के साथ मध्य में स्थित है।

पदार्थ
आण्विक चालनी सूक्ष्म सूक्ष्मरंध्र पदार्थ, मध्यरंध्र पदार्थ या स्थूल रंध्री पदार्थ हो सकती है।

सूक्ष्मछिद्र पदार्थ (<2 nm)

 * जिओलाइट (एलुमिनोसिलिकेट खनिज, एल्यूमीनियम सिलिकेट के साथ भ्रमित न हों)
 * जिओलाइट एलटीए: 3-4 Å
 * छिद्र ग्लास: 10 Å (1 nm), और ऊपर
 * सक्रिय कार्बन: 0-20 Å (0-2 nm), और ऊपर
 * मिट्टी
 * मॉन्टमॉरिलोनाइट अंतर्मिश्रण
 * एच मिश्र धातु साइट (एंडेलाइट): दो सामान्य रूप पाए जाते हैं, जब जलीय होता है तो मिट्टी परतों में 1 nm का अंतर दिखाती है और जब निर्जलित (मेटा-हैलोसाइट) होता है तो अंतर 0.7 nm होता है। हेलोयसाइट स्वाभाविक रूप से छोटे सिलेंडर के रूप में होता है जिसका व्यास औसतन 30 nm और लंबाई 0.5 से 10 माइक्रोमीटर के बीच होती है।

मध्यरंध्र पदार्थ (2-50 nm)

 * सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका जेल बनाने के लिए प्रयुक्त): 24 Å (2.4 nm)

स्थूल रंध्री पदार्थ (>50 nm)

 * स्थूल रंध्री सिलिका, 200-1000 Å (20-100 nm)

अनुप्रयोग
आण्विक चालनी का उपयोग अधिकांशतः पेट्रोलियम उद्योग में किया जाता है, खासकर गैस स्रवण को शुष्कन के लिए है। उदाहरण के लिए, तरल प्राकृतिक गैस (एलएनजी) उद्योग में, बर्फ या मीथेन क्लैथ्रेट के कारण होने वाली रुकावटों को रोकने के लिए गैस की जल पदार्थ को 1 भाग-प्रति अंकन से कम करने की आवश्यकता होती है।

प्रयोगशाला में विलायक को शुष्कन के लिए आण्विक चालनी का उपयोग किया जाता है। "चालनी" पारंपरिक शुष्कन की तकनीकों से बेहतर साबित हुई है, जिसमें अधिकांशतः आक्रामक अवशोषक का उपयोग किया जाता है।

जिओलाइट्स शब्द के अनुसार, आण्विक चालनी का उपयोग उत्प्रेरक अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जाता है। वे समावयवीकरण, एल्किलेशन और एपॉक्सीकरण को उत्प्रेरित करते हैं, और हाइड्रोजनी भंजन और द्रव उत्प्रेरक अपघटन (रसायन विज्ञान) सहित बड़े पैमाने पर औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है।

इनका उपयोग श्वास तंत्र के लिए वायु आपूर्ति के निस्पंदन में भी किया जाता है, उदाहरण के लिए स्कूबा डाइविंग और अग्निशामकों द्वारा उपयोग किया जाता है। ऐसे अनुप्रयोगों में, वायु को वायु संपीडक द्वारा आपूर्ति की जाती है और कार्ट्रिज फिल्टर के माध्यम से पारित किया जाता है, जो अनुप्रयोग के आधार पर, आण्विक चालनी और/या सक्रिय कार्बन से भरा होता है, अंत में श्वास वायु टैंक को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस तरह के निस्पंदन से सांस लेने वाली वायु आपूर्ति से कणों और संपीडक निकास उत्पादों को हटाया जा सकता है।

एफडीए अनुमोदन
यू.एस. एफडीए ने 1 अप्रैल, 2012 को 21 सीएफआर 182.2727 के अनुसार उपभोज्य वस्तुओं के साथ सीधे संपर्क के लिए सोडियम एलुमिनोसिलिकेट को मंजूरी दे दी है। इस अनुमोदन से पहले यूरोपीय संघ ने औषधीय के साथ आणविक चलनी का उपयोग किया था और स्वतंत्र परीक्षण से पता चला कि आणविक चलनी सभी सरकारी आवश्यकताओं को पूरा करती है लेकिन उद्योग सरकारी अनुमोदन के लिए आवश्यक महंगे परीक्षण को वित्त पोषित करने के लिए तैयार नहीं था। चालनी/ >

पुनर्जनन
आण्विक चालनी के पुनर्जनन के तरीकों में दबाव परिवर्तन (ऑक्सीजन सांद्रक के रूप में), वाहक गैस के साथ गर्म करना और शुद्ध करना (जैसे इथेनॉल ईंधन निर्जलीकरण में उपयोग किया जाता है), या उच्च निर्वात के अनुसार ऊष्मण सम्मिलित है। पुनर्जनन तापमान आण्विक चालनी के प्रकार पर 175 °C को 315 °C तक होता है इसके विपरीत, सिलिका जेल को नियमित ओवन में 120 °C तक गर्म करके पुनर्जनन किया जा सकता है। चूंकि, पर्याप्त जल के संपर्क में आने पर कुछ प्रकार के सिलिका जेल "फट" जाएंगे। यह जल के संपर्क में आने पर सिलिका के गोले के टूटने के कारण होता है।

अवशोषण की क्षमता
Attrition

3Å

 * अनुमानित रासायनिक सूत्र: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
 * सिलिका-एल्यूमिना अनुपात: SiO2/ Al2O3≈2

उत्पादन
3A आणविक चलनी 4A आणविक चलनी में सोडियम के लिए पोटैशियम के धनायन विनिमय द्वारा निर्मित होती है (नीचे देखें)

उपयोग
3Å आण्विक चालनी उन अणुओं को अवशोषण नहीं है जिनका व्यास 3 Å से बड़ा है। इन आणविक चलनी की विशेषताओं में तेज अवशोषण गति, लगातार पुनर्जनन क्षमता, अच्छा दलन प्रतिरोध और प्रदूषण प्रतिरोध सम्मिलित हैं। ये विशेषताएं चालनी की दक्षता और जीवनकाल दोनों में सुधार कर सकती हैं। 3Å आण्विक चालनी तेल शोधन, बहुलकीकरण और रासायनिक गैस-तरल गहराई से शुष्कन के लिए पेट्रोलियम और रासायनिक उद्योगों में आवश्यक अवशोषक हैं।

3Å आण्विक चालनी का उपयोग इथेनॉल, वायु, प्रशीतक, प्राकृतिक गैस और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन जैसी विभिन्न सामग्रियों को शुष्कन के लिए किया जाता है। उत्तरार्द्ध में अपघटन गैस, एसिटिलीन, ईथीलीन, प्रोपलीन और ब्यूटाडीन सम्मिलित हैं।

3Å आण्विक चालनी का उपयोग इथेनॉल से जल निकालने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में सीधे जैव-ईंधन के रूप में या अप्रत्यक्ष रूप से रसायनों, खाद्य पदार्थों, औषधीय और अन्य जैसे विभिन्न उत्पादों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। चूंकि वजन के हिसाब से लगभग 95.6 प्रतिशत सांद्रता पर स्थिरक्वाथी मिश्रण के निर्माण के कारण सामान्य आसवन इथेनॉल प्रक्रिया धाराओं से सारा जल (इथेनॉल उत्पादन से अवांछनीय उपोत्पाद) नहीं निकाल सकता है, इसलिए आणविक स्तर पर इथेनॉल और जल को अलग करने के लिए आण्विक चालनी मणिका का उपयोग किया जाता है। जल को मणिका में अवशोषण और इथेनॉल को स्वतंत्र रूप से पारित होने देना है। एक बार जब मणिका जल से भर जाते हैं, तो तापमान या दबाव में क्रमभंग किया जा सकता है, जिससे जल को आण्विक चालनी मणिका से छोड़ा जा सकता है।

3Å आणविक चलनी को कमरे के तापमान पर संग्रहित किया जाता है, जिसकी सापेक्ष आर्द्रता 90% से अधिक नहीं होती है। उन्हें जल, अम्ल और क्षार से दूर रखते हुए, कम दबाव में सील कर दिया जाता है।

4Å

 * रासायनिक सूत्र: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
 * सिलिकॉन-एल्यूमीनियम अनुपात: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

उत्पादन
4Å चालनी का उत्पादन अपेक्षाकृत सरल है क्योंकि इसके लिए न तो उच्च दबाव और न ही विशेष रूप से उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। सामान्यतः सोडियम सिलिकेट और सोडियम एलुमिनेट के जलीय घोल को 80 डिग्री सेल्सियस पर मिलाया जाता है। विलायक-संसेचित उत्पाद को 400 डिग्री सेल्सियस पर "बेकिंग" द्वारा "सक्रिय" किया जाता है 4A चालनी पोटेशियम (3A के लिए) या कैल्शियम (5A के लिए) के लिए सोडियम के धनायन विनिमय के माध्यम से 3A और 5A चालनी के अग्रदूत के रूप में काम करती है।

शुष्कन विलायक
प्रयोगशाला विलायकों को शुष्कन के लिए 4Å आणविक चलनी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वे 4 Å से कम क्रांतिक व्यास वाले जल और अन्य अणुओं जैसे NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, और C2H4 को अवशोषित कर सकते हैं, इनका व्यापक रूप से तरल पदार्थ और गैसों (जैसे आर्गन की तैयारी) को शुष्कन, शोधन और शुद्धिकरण में उपयोग किया जाता है।



पॉलिएस्टर घटक योजक
इन आण्विक चालनी का उपयोग डिटर्जेंट की सहायता के लिए किया जाता है क्योंकि वे कैल्शियम आयन विनियम के माध्यम से विखनिजित जल का उत्पादन कर सकते हैं, गंदगी के जमाव को हटा सकते हैं और रोक सकते हैं। फास्फोरस को प्रतिस्थापित करने के लिए इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। डिटर्जेंट के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए डिटर्जेंट सहायक के रूप में सोडियम ट्रिपोलीफॉस्फेट को बदलने के लिए 4Å आण्विक चालनी प्रमुख भूमिका निभाती है। इसका उपयोग साबुन बनाने वाले घटक और टूथपेस्ट में भी किया जा सकता है।

हानिकारक अपशिष्ट उपचार
4Å आणविक चलनी अमोनियम आयन, Pb2+, Cu2+, Zn2+ और Cd2+ जैसी धनायनित प्रजातियों के वाहितमल को शुद्ध कर सकती है NH4 + के लिए उच्च चयनात्मकता के कारण अमोनियम आयनों की अधिकता के कारण जलमार्गों में सुपोषण और अन्य प्रभावों से निपटने के लिए इन्हें सफलतापूर्वक क्षेत्र में लागू किया गया है। औद्योगिक गतिविधियों के कारण जल में सम्मिलित भारी धातु आयनों को हटाने के लिए 4Å आण्विक चालनी का भी उपयोग किया गया है।

अन्य उद्देश्य

 * 1) धातुकर्म उद्योग: पृथक्करण घटक, पृथक्करण, लवण पोटेशियम का निष्कर्षण,  रूबिडीयाम, सीज़ियम, आदि।
 * 2) पेट्रोकेमिकल उद्योग, उत्प्रेरक, शोषक, अवशोषक
 * 3) कृषि: मृदा अनुकूलक
 * 4) औषधि: लोड सिल्वर ज़ीइलाइट जीवाणुरोधी घटक।

5Å

 * रासायनिक सूत्र: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O
 * सिलिका-एल्यूमिना अनुपात: SiO2/ Al2O3≈2

उत्पादन
5A आणविक चलनी 4A आणविक चलनी में सोडियम के लिए कैल्शियम के धनायन विनिमय द्वारा निर्मित होती है (ऊपर देखें)।

उपयोग
पांच-एंग्स्ट्रॉम (5Å) आण्विक चालनी का उपयोग अधिकांशतः पेट्रोलियम उद्योग, विशेष रूप से गैस स्रवण के शुद्धिकरण के लिए और रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में रासायनिक यौगिक को अलग करने और प्रतिक्रिया प्रारंभ करने वाली पदार्थ को शुष्कन के लिए किया जाता है। उनमें सटीक और समान आकार के छोटे छिद्र होते हैं, और मुख्य रूप से गैसों और तरल पदार्थों के लिए अवशोषक के रूप में उपयोग किया जाता है।

पांच-एंग्स्ट्रॉम आण्विक चालनी का उपयोग प्राकृतिक गैस को शुष्कन के साथ-साथ गैस के विगंधकन और कार्बोनेशन के लिए किया जाता है। उनका उपयोग ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के मिश्रण और तेल-मोम n-हाइड्रोकार्बन को शाखित और बहुचक्रीय हाइड्रोकार्बन से अलग करने के लिए भी किया जा सकता है।

पांच-एंग्स्ट्रॉम आणविक चलनी को कमरे के तापमान पर, कार्डबोर्ड बैरल या कार्टन पैकेजिंग में 90% से कम सापेक्ष आर्द्रता के साथ संग्रहित किया जाता है। आणविक चलनी सीधे वायु के संपर्क में नहीं आनी चाहिए और जल, अम्ल और क्षार से बचना चाहिए।

आणविक चलनी की आकृति विज्ञान
आणविक चलनी विभिन्न आकृतियों और आकारों में उपलब्ध हैं। लेकिन गोलाकार मणिका को अन्य आकृतियों की तुलना में लाभ होता है क्योंकि वे कम दबाव छोड़ते हैं, घर्षण प्रतिरोधी होते हैं क्योंकि उनमें कोई तेज धार नहीं होती है, और उनमें अच्छी ताकत होती है, अर्थात प्रति इकाई क्षेत्र में आवश्यक दलना बल अधिक होता है। कुछ मनके आणविक चलनी कम ताप क्षमता प्रदान करती हैं जिससे पुनर्जनन के दौरान ऊर्जा की आवश्यकता कम होती है।

मनके आणविक चलनी का उपयोग करने का अन्य लाभ यह है कि स्थूल घनत्व सामान्यतः अन्य आकार की तुलना में अधिक होता है, इस प्रकार समान अवशोषण आवश्यकता के लिए आणविक चलनी की मात्रा कम होती है। इस प्रकार डी-बॉटलनेकिंग करते समय, व्यक्ति मनके आण्विक चालनी का उपयोग कर सकता है, समान मात्रा में अधिक अवशोषक लोड कर सकता है, और किसी भी पोत संशोधन से बच सकता है।

यह भी देखें

 * नीबू (खनिज)

बाहरी संबंध

 * Sieves Put A Lid On Greenhouse Gas
 * Molecular Sieve Safety
 * About Molecular Sieves