आण्विक चालनी

आणविक छलनी एक समान आकार के छिद्र (सामग्री) (बहुत छोटे छेद) वाली एक सामग्री है। ये छिद्र व्यास आकार में छोटे अणुओं के समान होते हैं, और इस प्रकार बड़े अणु प्रवेश नहीं कर सकते या सोख नहीं सकते, जबकि छोटे अणु सोख सकते हैं। जैसे ही अणुओं का मिश्रण छलनी (या मैट्रिक्स) कहे जाने वाले झरझरा, अर्ध-ठोस पदार्थ के स्थिर बिस्तर से गुजरता है, उच्चतम आणविक भार वाले घटक (जो आणविक छिद्रों में जाने में असमर्थ होते हैं) पहले बिस्तर छोड़ देते हैं, इसके बाद क्रमिक रूप से छोटे अणु आते हैं। कुछ आणविक छलनी का उपयोग आकार-बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी में किया जाता है, एक पृथक्करण तकनीक जो अणुओं को उनके आकार के आधार पर क्रमबद्ध करती है। अन्य आणविक छलनी का उपयोग शुष्कक के रूप में किया जाता है (कुछ उदाहरणों में सक्रिय चारकोल और सिलिका जेल शामिल हैं)। आणविक छलनी का छिद्र व्यास एंगस्ट्रॉम्स|आंगस्ट्रॉम्स (Å) या नैनो मीटर  (एनएम) में मापा जाता है। शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ नोटेशन के अनुसार, माइक्रोपोरस सामग्री का छिद्र व्यास 2 एनएम (20 Å) से कम होता है और मैक्रोपोर का छिद्र व्यास 50 एनएम (500 Å) से अधिक होता है; इस प्रकार मेसोपोरस सामग्री श्रेणी 2 और 50 एनएम (20-500 Å) के बीच छिद्र व्यास के साथ मध्य में स्थित है।

सामग्री
आणविक छलनी सूक्ष्म छिद्रयुक्त सामग्री, मेसोपोरस सामग्री या मैक्रोपोरस सामग्री हो सकती है।

सूक्ष्मछिद्र सामग्री (<2 एनएम)

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

मेसोपोरस सामग्री (2-50 एनएम)

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

मैक्रोपोरस सामग्री (>50 एनएम)

 * मैक्रोपोरस सिलिका, 200-1000 Å (20-100 एनएम)

अनुप्रयोग
आणविक छलनी का उपयोग अक्सर पेट्रोलियम उद्योग में किया जाता है, खासकर गैस धाराओं को सुखाने के लिए। 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 सामग्री को 1 भाग-प्रति अंकन से कम करने की आवश्यकता होती है।

प्रयोगशाला में विलायक को सुखाने के लिए आणविक छलनी का उपयोग किया जाता है। छलनी पारंपरिक सुखाने की तकनीकों से बेहतर साबित हुई है, जिसमें अक्सर आक्रामक शुष्कक का उपयोग किया जाता है। जिओलाइट्स शब्द के तहत, आणविक छलनी का उपयोग उत्प्रेरक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जाता है। वे समावयवीकरण, alkylation और एपॉक्सीडेशन को उत्प्रेरित करते हैं, और हाइड्रोक्रैकिंग और द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (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, हवा को एक हवा कंप्रेसर  द्वारा आपूर्ति की जाती है और एक कार्ट्रिज फिल्टर के माध्यम से पारित किया जाता है, जो अनुप्रयोग के आधार पर, आणविक छलनी 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 कंप्रेसर निकास उत्पादों को हटाया जा सकता है।

एफडीए अनुमोदन
यू.एस. एफडीए ने 1 अप्रैल, 2012 को 21 सीएफआर 182.2727 के तहत उपभोज्य वस्तुओं के साथ सीधे संपर्क के लिए सोडियम एलुमिनोसिलिकेट को मंजूरी दे दी है। इस अनुमोदन से पहले यूरोपीय संघ ने फार्मास्यूटिकल्स 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। छलनी/ >

पुनर्जनन
आणविक छलनी 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 वैक्यूम के तहत हीटिंग शामिल है। पुनर्जनन तापमान से लेकर होता है 175 °C को 315 °Cआणविक छलनी के प्रकार पर निर्भर करता है। इसके विपरीत, सिलिका जेल#पुनर्जनन को नियमित ओवन में गर्म करके 120 °C दो घंटे के लिए। हालाँकि, पर्याप्त पानी के संपर्क में आने पर कुछ प्रकार के सिलिका जेल फट जाएंगे। यह पानी के संपर्क में आने पर सिलिका के गोले के टूटने के कारण होता है।

सोखने की क्षमता
Attrition

3Å

 * अनुमानित रासायनिक सूत्र: ((K2ओ)$2/3$ (वह2ओ)$1/3$) • अल2O3• 2 SiO2 • 9/2 एच2पर
 * सिलिका-एल्यूमिना अनुपात: SiO2/ अल2O3≈2

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

उपयोग
3Å आणविक छलनी उन अणुओं को सोखती नहीं है जिनका व्यास 3 Å से बड़ा है। इन आणविक चलनी की विशेषताओं में तेज सोखना गति, लगातार पुनर्जनन क्षमता, अच्छा कुचल प्रतिरोध और प्रदूषण प्रतिरोध शामिल हैं। ये विशेषताएं छलनी की दक्षता और जीवनकाल दोनों में सुधार कर सकती हैं। 3Å आणविक छलनी तेल शोधन, पोलीमराइजेशन और रासायनिक गैस-तरल गहराई से सुखाने के लिए पेट्रोलियम और रासायनिक उद्योगों में आवश्यक शुष्कक हैं।

3Å आणविक छलनी का उपयोग इथेनॉल, वायु, शीतल, प्राकृतिक गैस और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन जैसी विभिन्न सामग्रियों को सुखाने के लिए किया जाता है। उत्तरार्द्ध में क्रैकिंग गैस, एसिटिलीन, ईथीलीन, प्रोपलीन और  butadiene  शामिल हैं।

3Å आणविक छलनी का उपयोग इथेनॉल से पानी निकालने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में सीधे जैव-ईंधन के रूप में या अप्रत्यक्ष रूप से रसायनों, खाद्य पदार्थों, फार्मास्यूटिकल्स 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 azeotrope के निर्माण के कारण सामान्य आसवन इथेनॉल प्रक्रिया धाराओं से सारा पानी (इथेनॉल उत्पादन से एक अवांछनीय उपोत्पाद) नहीं निकाल सकता है, इसलिए आणविक स्तर पर इथेनॉल और पानी को अलग करने के लिए आणविक छलनी मोतियों का उपयोग किया जाता है। पानी को मोतियों में सोखना और इथेनॉल को स्वतंत्र रूप से पारित होने देना। एक बार जब मोती पानी से भर जाते हैं, तो तापमान या दबाव में हेरफेर किया जा सकता है, जिससे पानी को आणविक छलनी मोतियों 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 पानी, एसिड 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 छलनी का उत्पादन अपेक्षाकृत सरल है क्योंकि इसके लिए न तो उच्च दबाव और न ही विशेष रूप से उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। आमतौर पर सोडियम सिलिकेट और सोडियम एलुमिनेट  के जलीय घोल को 80 डिग्री सेल्सियस पर मिलाया जाता है। विलायक-संसेचित उत्पाद को 400 डिग्री सेल्सियस पर पकाकर सक्रिय किया जाता है 4ए छलनी पोटेशियम (3ए के लिए) या कैल्शियम (5ए के लिए) के लिए सोडियम के धनायन विनिमय के माध्यम से 3ए और 5ए छलनी के अग्रदूत के रूप में काम करती है।

सुखाने वाले विलायक
प्रयोगशाला विलायकों को सुखाने के लिए 4Å आणविक चलनी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वे 4 Å से कम क्रांतिक व्यास वाले पानी 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 सुखाने, शोधन और शुद्धिकरण में उपयोग किया जाता है।



पॉलिएस्टर एजेंट एडिटिव्स
इन आणविक छलनी का उपयोग डिटर्जेंट की सहायता के लिए किया जाता है क्योंकि वे कैल्शियम आयन एक्सचेंज के माध्यम से डिमिनरलाइज्ड पानी 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 आणविक छलनी एक प्रमुख भूमिका निभाती है। इसका उपयोग साबुन बनाने वाले एजेंट 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 मल को शुद्ध कर सकती है NH के लिए उच्च चयनात्मकता के कारण4 +अमोनियम आयनों की अधिकता के कारण जलमार्गों में  eutrophication  और अन्य प्रभावों से निपटने के लिए इन्हें सफलतापूर्वक क्षेत्र में लागू किया गया है। औद्योगिक गतिविधियों के कारण पानी में मौजूद भारी धातु आयनों को हटाने के लिए 4Å आणविक छलनी का भी उपयोग किया गया है।

अन्य उद्देश्य

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

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) आणविक छलनी का उपयोग अक्सर पेट्रोलियम उद्योग में किया जाता है, विशेष रूप से गैस धाराओं के शुद्धिकरण के लिए और रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में रासायनिक यौगिक को अलग करने और प्रतिक्रिया शुरू करने वाली सामग्री को सुखाने के लिए। उनमें सटीक और समान आकार के छोटे छिद्र होते हैं, और मुख्य रूप से गैसों और तरल पदार्थों के लिए एक अवशोषक के रूप में उपयोग किया जाता है।

पांच-एंग्स्ट्रॉम आणविक छलनी का उपयोग प्राकृतिक गैस को सुखाने के साथ-साथ गैस के निर्गंधीकरण और कार्बोनेशन के लिए किया जाता है। उनका उपयोग ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के मिश्रण और तेल-मोम एन-हाइड्रोकार्बन को शाखित और पॉलीसाइक्लिक 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 हवा के संपर्क में नहीं आनी चाहिए और पानी, एसिड और क्षार से बचना चाहिए।

आणविक चलनी की आकृति विज्ञान
आणविक चलनी विभिन्न आकृतियों और आकारों में उपलब्ध हैं। लेकिन गोलाकार मोतियों 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, यानी प्रति इकाई क्षेत्र में आवश्यक क्रश 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 थोक घनत्व आमतौर पर अन्य आकार की तुलना में अधिक होता है, इस प्रकार समान सोखना आवश्यकता के लिए आणविक चलनी की मात्रा कम होती है। इस प्रकार डी-बॉटलनेकिंग करते समय, व्यक्ति मनके आणविक छलनी 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