आणविक छलनी एक ऐसी सामग्री है जिसमें एक समान आकार के छिद्र (बहुत छोटे छेद) होते हैं

आणविक छलनी एक ऐसी सामग्री है जिसमें एक समान आकार के छिद्र (बहुत छोटे छेद) होते हैं। ये छिद्र व्यास छोटे अणुओं के आकार के समान होते हैं, और इस प्रकार बड़े अणु प्रवेश नहीं कर सकते या अवशोषित नहीं हो सकते, जबकि छोटे अणु कर सकते हैं। जैसे ही अणुओं का मिश्रण छिद्रपूर्ण, अर्ध-ठोस पदार्थ के स्थिर बिस्तर से गुजरता है जिसे छलनी (या मैट्रिक्स) कहा जाता है, उच्चतम आणविक भार वाले घटक (जो आणविक छिद्रों में जाने में असमर्थ होते हैं) पहले बिस्तर से बाहर निकलते हैं, उसके बाद क्रमिक रूप से छोटे अणु। कुछ आणविक छलनी का उपयोग आकार-बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी में किया जाता है, एक पृथक्करण तकनीक जो अणुओं को उनके आकार के आधार पर अलग करती है। अन्य आणविक छलनी का उपयोग डेसीकेंट के रूप में किया जाता है (कुछ उदाहरणों में सक्रिय चारकोल और सिलिका जेल शामिल हैं)।
आणविक छलनी के छिद्र व्यास को एंगस्ट्रॉम (Å) या नैनोमीटर (nm) में मापा जाता है। IUPAC संकेतन के अनुसार, माइक्रोपोरस सामग्रियों में छिद्र व्यास 2 nm (20 Å) से कम होता है और मैक्रोपोरस सामग्रियों में छिद्र व्यास 50 nm (500 Å) से अधिक होता है; इस प्रकार मेसोपोरस श्रेणी 2 और 50 nm (20-500 Å) के बीच के छिद्र व्यास के साथ बीच में आती है।
सामग्री
आणविक छलनी सूक्ष्मछिद्रित, मध्यछिद्रित, या वृहतछिद्रित पदार्थ हो सकते हैं।
सूक्ष्म छिद्रयुक्त पदार्थ (
●जिओलाइट्स (एल्युमिनोसिलिकेट खनिज, एल्युमिनियम सिलिकेट से भ्रमित न हों)
●जिओलाइट एलटीए: 3–4 Å
●छिद्रित ग्लास: 10 Å (1 एनएम), और ऊपर
●सक्रिय कार्बन: 0–20 Å (0–2 एनएम), और ऊपर
●मिट्टी
●मोंटमोरिलोनाइट इंटरमिक्स
●हेलोयसाइट (एंडेलाइट): दो सामान्य रूप पाए जाते हैं, जब हाइड्रेटेड मिट्टी परतों के बीच 1 एनएम की दूरी प्रदर्शित करती है और जब निर्जलित (मेटा-हेलोयसाइट) होती है तो अंतर 0.7 एनएम होता है। हेलोयसाइट स्वाभाविक रूप से छोटे सिलेंडर के रूप में होता है जिसका व्यास औसतन 30 एनएम होता है और लंबाई 0.5 और 10 माइक्रोमीटर के बीच होती है।
मेसोपोरस सामग्री (2-50 एनएम)
सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका जेल बनाने के लिए प्रयुक्त): 24 Å (2.4 nm)
मैक्रोपोरस सामग्री (>50 एनएम)
मैक्रोपोरस सिलिका, 200–1000 Å (20–100 एनएम)
अनुप्रयोग[संपादित करें]
आणविक छलनी का उपयोग अक्सर पेट्रोलियम उद्योग में किया जाता है, खासकर गैस धाराओं को सुखाने के लिए। उदाहरण के लिए, तरल प्राकृतिक गैस (LNG) उद्योग में, बर्फ या मीथेन क्लैथ्रेट के कारण होने वाली रुकावटों को रोकने के लिए गैस की जल सामग्री को 1 पीपीएमवी 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 तकनीक से बेहतर साबित हुई है, जिसमें अक्सर आक्रामक डेसीकेंट्स का उपयोग किया जाता है।
जिओलाइट्स शब्द के अंतर्गत, आणविक छलनी का उपयोग उत्प्रेरक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जाता है। वे आइसोमेराइजेशन, एल्केलाइजेशन और एपोक्सिडेशन को उत्प्रेरित करते हैं, और हाइड्रोक्रैकिंग और द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग सहित बड़े पैमाने पर औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं।
इनका उपयोग श्वास तंत्र के लिए वायु आपूर्ति के निस्पंदन में भी किया जाता है, उदाहरण के लिए स्कूबा गोताखोरों और अग्निशामकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले उपकरण। ऐसे अनुप्रयोगों में, वायु को एक वायु कंप्रेसर द्वारा आपूर्ति की जाती है और एक कारतूस 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 टैंकों को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस तरह के निस्पंदन से श्वास वायु आपूर्ति से कण और कंप्रेसर निकास उत्पादों को हटाया जा सकता है।
एफडीए अनुमोदन.
1 अप्रैल 2012 से अमेरिकी FDA ने 21 CFR 182.2727 के अंतर्गत सोडियम एल्युमिनोसिलिकेट को उपभोग्य वस्तुओं के साथ सीधे संपर्क के लिए मंजूरी दे दी है। इस मंजूरी से पहले यूरोपीय संघ ने फार्मास्यूटिकल्स के साथ आणविक छलनी का उपयोग किया था और स्वतंत्र परीक्षण से पता चला था कि आणविक छलनी सभी सरकारी आवश्यकताओं को पूरा करती है, लेकिन उद्योग सरकारी मंजूरी के लिए आवश्यक महंगे परीक्षण को वित्तपोषित करने के लिए तैयार नहीं था।
उत्थान
आणविक छलनी के पुनर्जनन के तरीकों में दबाव परिवर्तन (जैसे ऑक्सीजन सांद्रक में), वाहक गैस के साथ गर्म करना और शुद्ध करना (जैसे इथेनॉल निर्जलीकरण में उपयोग किया जाता है), या उच्च वैक्यूम के तहत गर्म करना शामिल है। पुनर्जनन तापमान आणविक छलनी के प्रकार के आधार पर 175 °C (350 °F) से 315 °C (600 °F) तक होता है। इसके विपरीत, सिलिका जेल को दो घंटे के लिए 120 °C (250 °F) तक नियमित ओवन में गर्म करके पुनर्जीवित किया जा सकता है। हालाँकि, कुछ प्रकार के सिलिका जेल पर्याप्त पानी के संपर्क में आने पर "पॉप" हो जाएँगे। यह पानी के संपर्क में आने पर सिलिका गोले के टूटने के कारण होता है।

नमूना	छिद्र व्यास (एंगस्ट्रॉम)	थोक घनत्व (जी/एमएल)	अवशोषित जल (% सप्ताह/सप्ताह)	घर्षण या घर्षण, W(% w/w)	प्रयोग
3Å	3	0.60–0.68	19–20	0.3–0.6	सुखानाकापेट्रोलियम क्रैकिंगगैस और एल्केन्स, H2O का चयनात्मक सोखनाइंसुलेटेड ग्लास (आईजी)और पॉलीयुरेथेन, का सूखनाइथेनॉल ईंधनगैसोलीन के साथ मिश्रण के लिए।
4Å	4	0.60–0.65	20–21	0.3–0.6	जल का अवशोषणसोडियम एल्युमिनोसिलिकेटजो FDA द्वारा अनुमोदित है (देखेंनीचे) का उपयोग मेडिकल कंटेनरों में सामग्री को सूखा रखने के लिए आणविक छलनी के रूप में किया जाता हैखाद्य योज्यहोनाई संख्याई-554 (एंटी-केकिंग एजेंट); बंद तरल या गैस प्रणालियों में स्थैतिक निर्जलीकरण के लिए पसंदीदा, उदाहरण के लिए, दवाओं, इलेक्ट्रिक घटकों और खराब होने वाले रसायनों की पैकेजिंग में; प्रिंटिंग और प्लास्टिक प्रणालियों में पानी की सफाई और संतृप्त हाइड्रोकार्बन धाराओं को सुखाने में। अवशोषित प्रजातियों में SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 और C3H6 शामिल हैं। आम तौर पर ध्रुवीय और अध्रुवीय मीडिया में एक सार्वभौमिक सुखाने वाला एजेंट माना जाता है;[12]इसका विभाजनप्राकृतिक गैसऔरएल्केनीज़, गैर-नाइट्रोजन संवेदनशील में पानी का सोखनाpolyurethane
5Å-डीडब्ल्यू	5	0.45–0.50	21–22	0.3–0.6	डीग्रीजिंग और डालना बिंदु अवसादविमानन मिट्टी का तेलऔरडीजल, और एल्केन्स पृथक्करण
5Å छोटे ऑक्सीजन-समृद्ध	5	0.4–0.8	≥23		विशेष रूप से चिकित्सा या स्वस्थ ऑक्सीजन जनरेटर के लिए डिज़ाइन किया गया[प्रशस्ति - पत्र आवश्यक]
5Å	5	0.60–0.65	20–21	0.3–0.5	वायु का सुखाना और शुद्धिकरण;निर्जलीकरणऔरविगंधकीकरणप्राकृतिक गैस औरतरल पेट्रोलियम गैस;ऑक्सीजनऔरहाइड्रोजनउत्पादन द्वारादबाव डालकर पोछते हुए सोखनाप्रक्रिया
10एक्स	8	0.50–0.60	23–24	0.3–0.6	उच्च कुशल सोखना, गैस और तरल पदार्थों के सुखाना, डीकार्बराइजेशन, डीसल्फराइजेशन और पृथक्करण में उपयोग किया जाता हैसुगंधित हाइड्रोकार्बन
13एक्स	10	0.55–0.65	23–24	0.3–0.5	पेट्रोलियम गैस और प्राकृतिक गैस का सुखाना, सल्फर मुक्त करना और शुद्धिकरण
13X-एएस	10	0.55–0.65	23–24	0.3–0.5	डीकार्बराइजेशनऔर वायु पृथक्करण उद्योग में सुखाना, ऑक्सीजन सांद्रकों में ऑक्सीजन से नाइट्रोजन का पृथक्करण
सीयू-13एक्स	10	0.50–0.60	23–24	0.3–0.5	मीठा(हटानाथिओल्स) काविमानन ईंधनऔर संगततरल हाइड्रोकार्बन

अवशोषण क्षमता

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 छलनी का उत्पादन धनायन विनिमय द्वारा किया जाता हैपोटेशियमके लिएसोडियम4A आणविक छलनी में (नीचे देखें)

प्रयोग

3Å आणविक छलनी ऐसे अणुओं को नहीं सोखती जिनका व्यास 3 Å से बड़ा हो। इन आणविक छलनी की विशेषताओं में तेज़ सोखने की गति, बार-बार पुनर्जनन की क्षमता, अच्छा कुचल प्रतिरोध और शामिल हैंप्रदूषण प्रतिरोधये विशेषताएं छलनी की दक्षता और जीवनकाल दोनों में सुधार कर सकती हैं। 3Å आणविक छलनी पेट्रोलियम और रासायनिक उद्योगों में तेल शोधन, बहुलकीकरण और रासायनिक गैस-तरल गहराई सुखाने के लिए आवश्यक अवशोषक हैं।

3Å आणविक छलनी का उपयोग कई प्रकार की सामग्रियों को सुखाने के लिए किया जाता है, जैसेइथेनॉल, वायु,रेफ़्रिजरेंट,प्राकृतिक गैसऔरअसंतृप्त हाइड्रोकार्बनउत्तरार्द्ध में क्रैकिंग गैस शामिल हैं,एसिटिलीन,ईथीलीन,प्रोपलीनऔरbutadiene.

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 के उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। चूँकि सामान्य आसवन इथेनॉल प्रक्रिया धाराओं से सभी पानी (इथेनॉल उत्पादन से एक अवांछनीय उपोत्पाद) को नहीं निकाल सकता है, क्योंकि एक के गठन के कारणएज़ियोट्रोपवजन के हिसाब से लगभग 95.6 प्रतिशत सांद्रता पर, आणविक छलनी मोतियों का उपयोग पानी को मोतियों में सोखकर और इथेनॉल को स्वतंत्र रूप से गुजरने देकर आणविक स्तर पर इथेनॉल और पानी को अलग करने के लिए किया जाता है। 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।[15]

3Å आणविक छलनी को कमरे के तापमान पर संग्रहित किया जाता है, सापेक्ष आर्द्रता 90% से अधिक नहीं होती है। उन्हें कम दबाव में सील किया जाता है, पानी, एसिड और क्षार से दूर रखा 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 की आवश्यकता होती है और न ही विशेष रूप से उच्च तापमान की। आम तौर पर जलीय घोलसोडियम सिलिकेटऔरसोडियम एल्युमिनेट80 डिग्री सेल्सियस पर संयोजित होते हैं। विलायक-संसेचित उत्पाद को 400 डिग्री सेल्सियस पर "बेकिंग" द्वारा "सक्रिय" किया जाता है 4A छलनी 3A और 5A छलनी के अग्रदूत के रूप में कार्य करती हैधनायन विनिमयकासोडियमके लिएपोटेशियम(3A के लिए) याकैल्शियम(5A के लिए)

प्रयोग

सुखाने वाले विलायक

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

 

पॉलिएस्टर एजेंट योजक[संपादन करना]

इन आणविक छलनी का उपयोग डिटर्जेंट की सहायता के लिए किया जाता है क्योंकि वे विखनिजीकृत जल का उत्पादन कर सकते हैंकैल्शियमआयन एक्सचेंज, गंदगी को हटाते हैं और जमा होने से रोकते हैं। इन्हें व्यापक रूप से बदलने के लिए उपयोग किया जाता हैफास्फोरस4Å आणविक छलनी डिटर्जेंट के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए डिटर्जेंट सहायक के रूप में सोडियम ट्रिपोलीफॉस्फेट को बदलने में एक प्रमुख भूमिका निभाती है। इसका उपयोग डिटर्जेंट के रूप में भी किया जा सकता है।साबुनबनाने एजेंट और मेंटूथपेस्ट.

हानिकारक अपशिष्ट उपचार

4Å आणविक छलनी धनायनिक प्रजातियों के सीवेज को शुद्ध कर सकती है जैसेअमोनियमआयन, Pb2+, Cu2+, Zn2+ और Cd2+। NH4+ के लिए उच्च चयनात्मकता के कारण उन्हें क्षेत्र में सफलतापूर्वक मुकाबला करने के लिए लागू किया गया हैeutrophicationअत्यधिक अमोनियम आयनों के कारण जलमार्गों में होने वाले अन्य प्रभाव। औद्योगिक गतिविधियों के कारण पानी में मौजूद भारी धातु आयनों को हटाने के लिए 4Å आणविक छलनी का भी उपयोग किया गया है।

अन्य प्रयोजन

धातुकर्म उद्योग: पृथक्करण एजेंट, पृथक्करण, नमकीन पानी पोटेशियम का निष्कर्षण,रूबिडीयाम,सीज़ियम, वगैरह।

पेट्रोकेमिकल उद्योग,उत्प्रेरक,desiccant, शोषक

कृषि:मृदा कंडीशनर

दवा: चांदी लोड करेंज़ीइलाइटजीवाणुरोधी एजेंट.

5Å

रासायनिक सूत्र: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

सिलिका-एल्यूमिना अनुपात: SiO2/ Al2O3≈2

उत्पादन

5A आणविक छलनी का उत्पादन धनायन विनिमय द्वारा किया जाता हैकैल्शियमके लिएसोडियम4A आणविक छलनी में (ऊपर देखें)

प्रयोग

पाँच-एंगस्ट्रॉम(5Å) आणविक छलनी का उपयोग अक्सर किया जाता हैपेट्रोलियमउद्योग, विशेष रूप से गैस धाराओं के शुद्धिकरण के लिए और रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में अलग करने के लिएयौगिकऔर सुखाने की प्रतिक्रिया शुरू करने वाली सामग्री। इनमें एक सटीक और समान आकार के छोटे छिद्र होते हैं, और इन्हें मुख्य रूप से गैसों और तरल पदार्थों के लिए एक अधिशोषक के रूप में उपयोग किया जाता है।

पांच-एंगस्ट्रॉम आणविक छलनी का उपयोग सुखाने के लिए किया जाता हैप्राकृतिक गैस, प्रदर्शन के साथ-साथविगंधकीकरणऔरडीकार्बोनेशनगैस का। इनका 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-एंगस्ट्रॉम आणविक छलनी को कमरे के तापमान पर संग्रहित किया जाता हैसापेक्षिक आर्द्रताकार्डबोर्ड बैरल या कार्टन पैकेजिंग में 90% से कम। आणविक छलनी को सीधे हवा और पानी के संपर्क में नहीं आना चाहिए, एसिड और क्षार से बचना चाहिए।

आणविक छलनी की आकृति विज्ञान

आणविक छलनी विभिन्न आकार और आकारों में उपलब्ध हैं। लेकिन गोलाकार मोती अन्य आकृतियों की तुलना में अधिक लाभप्रद हैं क्योंकि वे कम दबाव ड्रॉप प्रदान करते हैं, घर्षण प्रतिरोधी होते हैं क्योंकि उनमें कोई नुकीला किनारा नहीं होता है, और उनकी ताकत अच्छी होती है, यानी प्रति इकाई क्षेत्र में आवश्यक क्रश बल अधिक होता है। कुछ मनकेदार आणविक छलनी कम ताप क्षमता प्रदान करती हैं, इसलिए पुनर्जनन के दौरान कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

मनकेदार आणविक छलनी का उपयोग करने का दूसरा लाभ यह है कि थोक घनत्व आमतौर पर अन्य आकार की तुलना में अधिक होता है, इस प्रकार समान अधिशोषण आवश्यकता के लिए आवश्यक आणविक छलनी की मात्रा कम होती है। इस प्रकार डी-बॉटलनेकिंग करते समय, कोई व्यक्ति मनकेदार आणविक छलनी का उपयोग कर सकता है, समान मात्रा में अधिक अधिशोषक लोड कर सकता है, और किसी भी पोत संशोधन से बच सकता है।