Чем отличаются активированный глинозем от молекулярного сита?
Активированный глинозем и молекулярные сита являются широко используемыми в промышленном производстве адсорбентами, играющими незаменимую роль. Однако нас всегда озадачивал один вопрос: в чем разница между активированным глиноземом и молекулярными ситами? В чем заключаются их различные функции? Сегодня мы проанализируем их специфические отличия с точки зрения структуры, адсорбционных характеристик и применения.
Различия в структуре активированного глинозема и молекулярных сит
Активированный глинозем и молекулярные сита - это твердые материалы с высокой пористостью и высокой дисперсностью, обладающие большой удельной поверхностью. Однако разница между активированным глиноземом и молекулярными ситами проявляется в распределении их поровой структуры. Распределение пор в активированном глиноземе относительно неупорядоченное, соотношение размеров пор в целом следующее: микропоры, мезопоры и макропоры. Распределение пор активированного глинозема неравномерно.
Но молекулярные сита отличаются от них. В структуре молекулярных сит имеется множество однородных по размеру и упорядоченных пор. Молекулярные сита с различными размерами пор получаются на основе различных молекулярных соотношений кремнезема и глинозема. К их моделям относятся: 3А молекулярное сито, 4А молекулярное сито, 5А молекулярное сито, 13Х молекулярное сито и т.д. Таким образом, по распределению структур пор можно судить о различиях между активированным глиноземом и молекулярными ситами.
Различия в адсорбционных характеристиках активированного глинозема и молекулярных сит
Активированный глинозем имеет неравномерное распределение пор по размерам и плохую селективность, но обладает более высокой механической прочностью, чем молекулярные сита, большей удельной поверхностью и особой адсорбционной полярностью по отношению к воде. Поэтому в повседневном промышленном производстве активированный глинозем часто используется в качестве осушителя, а также может быть использован в качестве носителя катализатора для придания катализатору характеристик устойчивости к давлению и высокой температуре.
Активированный глинозем обладает высокой активностью благодаря своей пористой структуре, высокой удельной поверхности и нестабильному переходному состоянию. После насыщения адсорбента его можно нагревать при температуре около 175-315°C для удаления воды и многократно регенерировать. Помимо использования в качестве влагопоглотителя, он также может поглощать кислород, водород, углекислый газ, природный газ и пар из смазочного масла.
Адсорбционные и разделительные характеристики молекулярных сит зависят от размера и объема пор. Благодаря равномерно распределенным порам молекулярных сит их селективные адсорбционные свойства значительно лучше, чем у активированного глинозема. Адсорбция на молекулярных ситах представляет собой процесс физического изменения. Основной причиной адсорбции на молекулярных ситах является "поверхностная сила", возникающая под действием силы тяжести молекул на поверхности твердого тела. При прохождении жидкости некоторые молекулы в ней из-за неравномерного движения сталкиваются с поверхностью молекулярного сита, вызывая снижение концентрации молекул на поверхности молекулярного сита, тем самым уменьшая количество таких молекул в жидкости и достигая цели разделения и удаления. В общем случае можно понять, что молекулярные сита являются как бы ситом для молекул газа и жидкости, определяя их поглощение в зависимости от их размера. После насыщения как молекулярные сита, так и активированный глинозем могут быть нагреты для регенерации. Адсорбция и регенерация могут использоваться многократно до тех пор, пока эффективность адсорбции и активность не снизятся до определенного диапазона.
Различия в применении активированного глинозема и молекулярных сит
Активированный глинозем можно назвать промышленным влагопоглотителем. Более 80% всего в сушильном оборудовании под давлением воздуха, широко используемом в промышленности, используется активированный глинозем, который, как правило, может достигать температуры -40°С. Молекулярные сита используются только при большей глубине сушки. К газам, которые можно осушить с помощью влагопоглотителей из активированного глинозема, относятся в основном ацетилен, крекинг-газ, коксовый газ, водород, кислород, воздух, этан, хлористый водород, пропан, аммиак, этилен, сероводород, пропилен, аргон, метан, диоксид серы, диоксид углерода, природный газ, гелий, азот, хлор и т.д.
Молекулярные сита обладают сильными гидрофильными свойствами. В промышленном производстве иногда необходимо контролировать содержание влаги в газах на очень низком уровне. В это время глубина сушки активированного глинозема не может удовлетворить требованиям, а вот молекулярные сита могут адсорбировать при очень низком уровне влажности, причем глубина сушки молекулярных сит может достигать -70°C. В этот момент возникает проблема. Глубина сушки молекулярных сит очень высока. Почему бы просто не использовать молекулярные сита? Мы не можем понять, что стоимость первого молекулярного сита слишком высока. Если у нас нет таких высоких требований, то иногда это приводит к отходам. Второе - это разница в условиях адсорбции между ними. При высоком содержании влаги в газе скорость поглощения воды активированным глиноземом значительно выше, чем у молекулярных сит. При тех же условиях в молекулярных ситах активированного глинозема нет, что, очевидно, связано с молекулярной структурой. Однако при очень низком содержании влаги скорость поглощения воды молекулярным ситом выше, чем у активированного глинозема. В действительности, иногда мы можем комбинировать активированный глинозем и молекулярные сита, что позволяет в полной мере использовать их преимущества, разумно применять их и достигать вдвое большего результата при вдвое меньших усилиях.
