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

आणविक छलनी एक ऐसा पदार्थ है जिसमें एक समान आकार के छिद्र (बहुत छोटे छिद्र) होते हैं। इन छिद्रों का व्यास छोटे अणुओं के आकार के समान होता है, और इस प्रकार बड़े अणु प्रवेश नहीं कर पाते या अधिशोषित नहीं हो पाते, जबकि छोटे अणु कर सकते हैं। जैसे ही अणुओं का मिश्रण छिद्रयुक्त, अर्ध-ठोस पदार्थ, जिसे छलनी (या मैट्रिक्स) कहा जाता है, के स्थिर तल से होकर गुजरता है, उच्चतम आणविक भार वाले घटक (जो आणविक छिद्रों में प्रवेश नहीं कर पाते) सबसे पहले तल से बाहर निकलते हैं, उसके बाद क्रमशः छोटे अणु। कुछ आणविक छलनी का उपयोग आकार-अपवर्जन क्रोमैटोग्राफी में किया जाता है, जो एक पृथक्करण तकनीक है जो अणुओं को उनके आकार के आधार पर अलग करती है। अन्य आणविक छलनी का उपयोग अवशोषक 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, सूक्ष्म-छिद्रित पदार्थों के छिद्र व्यास 2 nm (20 Å) से कम और वृहत्-छिद्रित पदार्थों के छिद्र व्यास 50 nm (500 Å) से अधिक होते हैं; इस प्रकार, मध्य-छिद्रित श्रेणी मध्य में आती है, जिसके छिद्र व्यास 2 से 50 nm (20-500 Å) के बीच होते हैं।
सामग्री
आणविक छलनी सूक्ष्मछिद्रित, मध्यछिद्रित या वृहत्छिद्रित पदार्थ हो सकते हैं।
सूक्ष्म छिद्रयुक्त पदार्थ (
●ज़ियोलाइट्स (एल्यूमिनोसिलिकेट खनिज, एल्युमिनियम सिलिकेट के साथ भ्रमित न हों)
●ज़ियोलाइट एलटीए: 3–4 Å
●छिद्रित कांच: 10 Å (1 nm), और ऊपर
●सक्रिय कार्बन: 0–20 Å (0–2 nm), और ऊपर
●मिट्टी
●मोंटमोरिलोनाइट इंटरमिक्स
●हैलोयसाइट (एंडेलाइट): इसके दो सामान्य रूप पाए जाते हैं: जलयोजित होने पर मिट्टी की परतों के बीच 1 नैनोमीटर का अंतर होता है, और निर्जलित होने पर (मेटा-हैलोयसाइट) परतों के बीच का अंतर 0.7 नैनोमीटर होता है। हैलोयसाइट प्राकृतिक रूप से छोटे सिलेंडरों के रूप में पाया जाता है जिनका व्यास औसतन 30 नैनोमीटर 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 nm)
मैक्रोपोरस सामग्री (>50 एनएम)
मैक्रोपोरस सिलिका, 200–1000 Å (20–100 nm)
अनुप्रयोग[संपादित करें]
आणविक छलनी का उपयोग अक्सर पेट्रोलियम उद्योग में, विशेष रूप से गैस धाराओं को सुखाने के लिए किया जाता 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 मात्रा को 1 पीपीएमवी से कम करना आवश्यक है।
प्रयोगशाला में, विलायक को सुखाने के लिए आणविक छलनी का उपयोग किया जाता है। "छलनी" पारंपरिक सुखाने की तकनीकों से बेहतर साबित हुई हैं, जिनमें अक्सर आक्रामक अवशोषक पदार्थों का उपयोग किया जाता है।
जिओलाइट्स शब्द के अंतर्गत, आणविक छलनी का उपयोग उत्प्रेरक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जाता है। ये आइसोमेराइजेशन, एल्किलेशन और एपोक्सीडेशन को उत्प्रेरित करते हैं, और हाइड्रोक्रैकिंग और द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग सहित बड़े पैमाने की औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं।
इनका उपयोग श्वास उपकरणों, जैसे स्कूबा गोताखोरों और अग्निशामकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले उपकरणों, के लिए वायु आपूर्ति के निस्पंदन में भी किया जाता है। ऐसे अनुप्रयोगों में, वायु की आपूर्ति एक वायु संपीड़क द्वारा की जाती है और उसे एक कार्ट्रिज फ़िल्टर से गुज़ारा जाता है, जो अनुप्रयोग के आधार पर, आणविक छलनी और/या सक्रिय कार्बन से भरा होता है, और अंततः श्वास वायु टैंकों को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के निस्पंदन से श्वास वायु आपूर्ति से कण और संपीड़क निकास उत्पाद निकाले जा सकते हैं।
एफडीए अनुमोदन.
अमेरिकी FDA ने 1 अप्रैल, 2012 को 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 अनुमोदन के लिए आवश्यक महंगे परीक्षण को वित्तपोषित करने के लिए तैयार नहीं था।
उत्थान
आणविक छलनी के पुनर्जनन के तरीकों में दाब परिवर्तन (जैसे ऑक्सीजन सांद्रक में), वाहक गैस से गर्म करना और शुद्ध करना (जैसे इथेनॉल निर्जलीकरण में उपयोग किया जाता है), या उच्च निर्वात में 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 एक नियमित ओवन में दो घंटे के लिए 120 °C (250 °F) तक गर्म करके पुनर्जीवित किया जा सकता है। हालाँकि, कुछ प्रकार के सिलिका जेल पर्याप्त पानी के संपर्क में आने पर "फट" जाते हैं। ऐसा पानी के संपर्क में आने पर सिलिका के गोले के टूटने के कारण होता है।

नमूना	छिद्र व्यास (एंगस्ट्रॉम)	थोक घनत्व (ग्राम/एमएल)	अवशोषित जल (% w/w)	घर्षण या घर्षण, W(% w/w)	प्रयोग
3Å	3	0.60–0.68	19–20	0.3–0.6	सुखानाकापेट्रोलियम क्रैकिंगगैस और एल्कीन, H2O का चयनात्मक सोखनाइंसुलेटेड ग्लास (आईजी)और पॉलीयूरेथेन, का सूखनाइथेनॉल ईंधनगैसोलीन के साथ मिश्रण के लिए।
4Å	4	0.60–0.65	20–21	0.3–0.6	पानी का सोखनासोडियम एल्युमिनोसिलिकेटजो FDA द्वारा अनुमोदित है (देखेंनीचे) का उपयोग चिकित्सा कंटेनरों में सामग्री को सूखा रखने के लिए आणविक छलनी के रूप में किया जाता हैखाद्य योज्यहोनाई संख्याE-554 (एंटी-केकिंग एजेंट); बंद द्रव या गैस प्रणालियों में स्थैतिक निर्जलीकरण के लिए उपयुक्त, उदाहरण के लिए, दवाओं, विद्युत उपकरणों और शीघ्र नष्ट होने वाले रसायनों की पैकेजिंग में; मुद्रण और प्लास्टिक प्रणालियों में जल संचयन और संतृप्त हाइड्रोकार्बन धाराओं को सुखाने में। अधिशोषित प्रजातियों में SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, और C3H6 शामिल हैं। इसे आमतौर पर ध्रुवीय और अध्रुवीय माध्यमों में एक सार्वभौमिक सुखाने वाला एजेंट माना जाता है;[12]इसका विभाजनप्राकृतिक गैसऔरएल्कीन, 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 एल्कीन 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;ऑक्सीजनऔरहाइड्रोजनद्वारा उत्पादनदबाव डालकर पोछते हुए सोखनाप्रक्रिया
10 गुना	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, सल्फरीकरण और शुद्धिकरण
13एक्स-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

सोखना क्षमताएं

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 3Å से बड़े व्यास वाले अणुओं को अवशोषित नहीं करतीं। इन आणविक छलनी की विशेषताओं में तेज़ अवशोषण गति, बार-बार पुनर्जनन क्षमता, अच्छा पेराई प्रतिरोध औरप्रदूषण 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 विभिन्न प्रकार की सामग्रियों को सुखाने के लिए किया जाता है, जैसेइथेनॉल, वायु,रेफ़्रिजरेंट,प्राकृतिक गैसऔरअसंतृप्त हाइड्रोकार्बनउत्तरार्द्ध में क्रैकिंग गैस शामिल हैं,एसिटिलीन,ईथीलीन,प्रोपिलीनऔरbutadiene.

3Å आणविक छलनी का उपयोग इथेनॉल से पानी निकालने के लिए किया जाता है, जिसका उपयोग बाद में सीधे जैव-ईंधन के रूप में या अप्रत्यक्ष रूप से रसायनों, खाद्य पदार्थों, दवाओं आदि जैसे विभिन्न उत्पादों के उत्पादन में किया जा सकता है। चूँकि सामान्य आसवन इथेनॉल प्रक्रिया धाराओं से सारा पानी (इथेनॉल उत्पादन का एक अवांछनीय उपोत्पाद) नहीं निकाल पाता है, इसलिएएज़ियोट्रोपलगभग 95.6 प्रतिशत भार सांद्रता पर, आणविक चालनी मनकों का उपयोग पानी को मनकों में अवशोषित करके और इथेनॉल को स्वतंत्र रूप से प्रवाहित करके, आणविक स्तर पर इथेनॉल और पानी को अलग करने के लिए किया जाता है। मनकों में पानी भर जाने पर, तापमान या दबाव को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे पानी आणविक चालनी मनकों से बाहर निकल सकता है।[15]

3Å आणविक छलनी को कमरे के तापमान पर, सापेक्ष आर्द्रता 90% से अधिक नहीं, संग्रहित किया जाता है। इन्हें कम दबाव में सील किया जाता है और पानी, अम्लों और क्षारों 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। आमतौर पर जलीय घोलसोडियम सिलिकेटऔरसोडियम एलुमिनेट80 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 हैं।धनायन 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। ये जल और 4Å से कम क्रांतिक व्यास वाले अन्य अणुओं, जैसे NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, और C2H4 को अवशोषित कर सकती हैं। इनका व्यापक रूप से द्रवों और गैसों (जैसे आर्गन के निर्माण) के 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। इनका व्यापक रूप से प्रतिस्थापन के लिए उपयोग किया जाता हैफास्फोरस4Å आणविक छलनी, डिटर्जेंट के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए, डिटर्जेंट सहायक के रूप में सोडियम ट्राइपॉलीफॉस्फेट की जगह लेने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इसका उपयोग डिटर्जेंट के रूप में भी किया जा सकता है।साबुनबनाने वाले एजेंट औरटूथपेस्ट.

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, इनका उपयोग क्षेत्र में Pb2+, Cu2+, Zn2+ और Cd2+ आयनों से निपटने के लिए सफलतापूर्वक किया गया है।eutrophicationऔर अत्यधिक अमोनियम आयनों के कारण जलमार्गों में 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 उद्देश्य

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

पेट्रोकेमिकल उद्योग,उत्प्रेरक,desiccant, अधिशोषक

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 पृथक्करण के लिएयौगिकऔर शुष्कन अभिक्रिया आरंभिक पदार्थ। इनमें सटीक और एकसमान आकार के सूक्ष्म छिद्र होते हैं, और इनका उपयोग मुख्यतः गैसों और द्रवों के लिए अधिशोषक के रूप में किया जाता है।

सुखाने के लिए पांच-एंगस्ट्रॉम आणविक छलनी का उपयोग किया जाता हैप्राकृतिक गैसप्रदर्शन के साथ-साथविगंधकीकरणऔरडीकार्बोनेशनगैस का। इनका उपयोग ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन, और तेल-मोम एन-हाइड्रोकार्बन के मिश्रण 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 है,सापेक्षिक आर्द्रताकार्डबोर्ड बैरल या कार्टन पैकेजिंग में 90% से कम। आणविक छलनी को सीधे हवा और पानी के संपर्क में नहीं आना चाहिए, अम्ल और क्षार से बचना चाहिए।

आणविक छलनी की आकृति विज्ञान

आणविक छलनी विभिन्न आकार और प्रकार में उपलब्ध हैं। लेकिन गोलाकार मनके अन्य आकारों की तुलना में बेहतर होते हैं क्योंकि इनमें दाब में कमी कम होती है, ये घर्षण प्रतिरोधी होते हैं क्योंकि इनमें कोई नुकीला किनारा नहीं होता, और इनकी मजबूती भी अच्छी होती है, अर्थात प्रति इकाई क्षेत्रफल पर आवश्यक कुचलन बल अधिक होता है। कुछ मनकेदार आणविक छलनी कम ऊष्मा क्षमता प्रदान करती हैं, इसलिए पुनर्जनन के दौरान कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

मनकेदार आणविक छलनी का उपयोग करने का एक अन्य लाभ यह है कि इनका थोक घनत्व आमतौर पर अन्य आकार की तुलना में अधिक होता है, इसलिए समान अधिशोषण आवश्यकता के लिए आवश्यक आणविक छलनी का आयतन कम होता है। इसलिए, डी-बॉटलनेकिंग करते समय, मनकेदार आणविक छलनी का उपयोग किया जा सकता है, समान आयतन में अधिक अधिशोषक डाला जा सकता है, और किसी भी प्रकार के बर्तन परिवर्तन से बचा जा सकता है।