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

आणविक छलनी एक ऐसी सामग्री है जिसमें 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 सोख नहीं सकते, जबकि छोटे अणु ऐसा कर 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 ångströms (Å) या नैनोमीटर (nm) में मापा जाता है। IUPAC नोटेशन के अनुसार, माइक्रोपोरस सामग्रियों के छिद्र व्यास 2 एनएम (20 Å) से कम होते हैं और मैक्रोपोरस सामग्रियों के छिद्र व्यास 50 एनएम (500 Å) से अधिक होते हैं; इस प्रकार मेसोपोरस श्रेणी 2 और 50 एनएम (20-500 Å) के बीच छिद्र व्यास के साथ मध्य में स्थित है।
सामग्री
आणविक छलनी माइक्रोपोरस, मेसोपोरस या मैक्रोपोरस सामग्री हो सकती है।
सूक्ष्म छिद्रयुक्त सामग्री (
●जिओलाइट्स (एलुमिनोसिलिकेट खनिज, एल्यूमीनियम सिलिकेट के साथ 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 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 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 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 आइसोमेरिज़ेशन, एल्केलाइज़ेशन और एपॉक्सीडेशन को उत्प्रेरित करते हैं, और हाइड्रोक्रैकिंग और द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग 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 गोताखोरों और अग्निशामकों द्वारा उपयोग किया जाता है। ऐसे अनुप्रयोगों में, हवा को एक एयर 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 टैंक को चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस तरह के निस्पंदन से कणों को हटाया जा सकता है और श्वास वायु आपूर्ति से कंप्रेसर निकास उत्पाद।
एफडीए अनुमोदन.
यूएस एफडीए ने 1 अप्रैल, 2012 को 21 सीएफआर 182.2727 के तहत उपभोज्य वस्तुओं के साथ सीधे संपर्क के लिए सोडियम एल्युमिनोसिलिकेट को मंजूरी दे दी है। इस अनुमोदन से पहले यूरोपीय संघ ने फार्मास्यूटिकल्स के साथ आणविक चलनी का उपयोग किया था और स्वतंत्र परीक्षण ने सुझाव दिया था कि आणविक चलनी सभी सरकारी आवश्यकताओं को पूरा करती है लेकिन उद्योग सरकारी अनुमोदन के लिए आवश्यक महंगे परीक्षण के लिए धन देने को तैयार नहीं था।
उत्थान
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 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 डिग्री सेल्सियस (350 डिग्री फ़ारेनहाइट) से 315 डिग्री सेल्सियस (600 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक होता है। इसके विपरीत, सिलिका जेल को नियमित ओवन में 120 डिग्री सेल्सियस (250 डिग्री फारेनहाइट) पर दो घंटे तक गर्म करके पुनर्जीवित किया जा सकता है। हालाँकि, पर्याप्त पानी के संपर्क में आने पर कुछ प्रकार के सिलिका जेल "पॉप" हो जायेंगे। यह पानी के संपर्क में आने पर सिलिका के गोले के टूटने के कारण होता है।

नमूना	छिद्र व्यास (एंगस्ट्रॉम)	थोक घनत्व (जी/एमएल)	अधिशोषित जल (% w/w)	घर्षण या घर्षण, डब्ल्यू(% 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 पॉलीयुरेथेन, का सूखनाइथेनॉल ईंधनगैसोलीन के साथ मिश्रण के लिए.
4Å	4	0.60–0.65	20-21	0.3–0.6	जल का अवशोषणसोडियम एलुमिनोसिलिकेटजो एफडीए द्वारा अनुमोदित है (देखें)नीचे) सामग्री को सूखा रखने के लिए चिकित्सा कंटेनरों में आणविक छलनी के रूप में उपयोग किया जाता हैखाद्य योज्यहोनाई संख्याई-554 (एंटी-काकिंग एजेंट); बंद तरल या गैस प्रणालियों में स्थैतिक निर्जलीकरण के लिए पसंदीदा, उदाहरण के लिए, दवाओं, बिजली के घटकों और खराब होने वाले रसायनों की पैकेजिंग में; मुद्रण और प्लास्टिक प्रणालियों में पानी की सफाई और संतृप्त हाइड्रोकार्बन धाराओं को सुखाना। अधिशोषित प्रजातियों में SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 और C3H6 शामिल हैं। आम तौर पर ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय मीडिया में एक सार्वभौमिक सुखाने वाला एजेंट माना जाता है;[12]इसका विभाजनप्राकृतिक गैसऔरऐल्कीन, गैर-नाइट्रोजन संवेदनशील में पानी का सोखनाpolyurethane
5Å-DW	5	0.45–0.50	21-22	0.3–0.6	Degreasing और बिंदु अवसाद डालनाविमानन मिट्टी का तेलऔरडीजल, और अल्केन्स पृथक्करण
5Å छोटा ऑक्सीजन युक्त	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 शुष्कीकरण और शुद्धिकरण;निर्जलीकरणऔरनिर्गंधीकरणप्राकृतिक गैस की औरतरल पेट्रोलियम गैस;ऑक्सीजनऔरहाइड्रोजनद्वारा उत्पादनदबाव डालकर पोछते हुए सोखनाप्रक्रिया
10X	8	0.50–0.60	23-24	0.3–0.6	उच्च-कुशल सोखना, शुष्कन, डीकार्बराइजेशन, गैस और तरल पदार्थ के डीसल्फराइजेशन और पृथक्करण में उपयोग किया जाता हैसुगंधित हाइड्रोकार्बन
13X	10	0.55–0.65	23-24	0.3–0.5	पेट्रोलियम गैस और प्राकृतिक गैस का शुष्कीकरण, डीसल्फराइजेशन और शुद्धिकरण
13X-AS	10	0.55–0.65	23-24	0.3–0.5	डीकार्बराइजेशनऔर वायु पृथक्करण उद्योग में शुष्कन, ऑक्सीजन सांद्रक में ऑक्सीजन से नाइट्रोजन को अलग करना
Cu-13X	10	0.50–0.60	23-24	0.3–0.5	मीठा(हटानाथिओल्स) काविमानन ईंधनऔर संगततरल हाइड्रोकार्बन

सोखने की 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 लिएसोडियम4ए आणविक छलनी में (नीचे देखें)

प्रयोग

3Å आणविक छलनी उन अणुओं को सोखती नहीं है जिनका व्यास 3 Å से बड़ा है। इन आणविक छलनी की विशेषताओं में तेज सोखना गति, लगातार पुनर्जनन क्षमता, अच्छा क्रशिंग प्रतिरोध और शामिल हैंप्रदूषण प्रतिरोध. 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 विभिन्न प्रकार की सामग्रियों को सुखाने के लिए किया जाता है, जैसेइथेनॉल, वायु,रेफ़्रिजरेंट,प्राकृतिक गैसऔरअसंतृप्त हाइड्रोकार्बन. उत्तरार्द्ध में क्रैकिंग गैस शामिल है,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 का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। चूंकि सामान्य आसवन एक के गठन के कारण इथेनॉल प्रक्रिया धाराओं से सारा पानी (इथेनॉल उत्पादन से एक अवांछनीय उपोत्पाद) नहीं निकाल सकता हैazeotropeवजन के अनुसार लगभग 95.6 प्रतिशत सांद्रता पर, आणविक छलनी मोतियों का उपयोग मोतियों में पानी को सोखकर और इथेनॉल को स्वतंत्र रूप से पारित करने की अनुमति 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 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 जलीय घोलसोडियम सिलिकेटऔरसोडियम एलुमिनेट80°C पर संयुक्त 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 काम करती हैधनायन विनिमयकासोडियमके लिएपोटेशियम(3ए के लिए) याकैल्शियम(5ए के लिए)

प्रयोग

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[संपादन करना]

इन आणविक छलनी का उपयोग डिटर्जेंट की सहायता के लिए किया जाता है क्योंकि वे डिमिनरलाइज्ड पानी का उत्पादन कर सकते हैंकैल्शियमआयन विनिमय, गंदगी के जमाव को हटाना और रोकना। इन्हें बदलने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैफास्फोरस. 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 एक के रूप में भी किया जा सकता हैसाबुनगठन एजेंट और मेंटूथपेस्ट.

हानिकारक अपशिष्ट उपचार

4Å आण्विक छलनी जैसे धनायनित प्रजातियों के मल को शुद्ध कर सकती हैअमोनियमआयन, Pb2+, Cu2+, Zn2+ और Cd2+। NH4+ के लिए उच्च चयनात्मकता के कारण उन्हें युद्ध के मैदान में सफलतापूर्वक लागू किया गया हैeutrophicationऔर 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: अलग करने वाला एजेंट, पृथक्करण, नमकीन पोटेशियम का निष्कर्षण,रूबिडीयाम,सीज़ियम, वगैरह।

पेट्रोकेमिकल उद्योग,उत्प्रेरक,desiccant, अधिशोषक

कृषि:मृदा कंडीशनर

औषधि: चाँदी लादेंज़ीइलाइटजीवाणुरोधी 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 सुखाने की प्रतिक्रिया शुरू करने वाली सामग्री। 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।

सुखाने के लिए पांच-एंग्स्ट्रॉम आणविक छलनी का उपयोग किया जाता हैप्राकृतिक गैससाथ ही प्रदर्शन भी कियानिर्गंधीकरणऔरडीकार्बोनेशनगैस का. 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 संग्रहित किया जाता हैसापेक्षिक आर्द्रताकार्डबोर्ड बैरल या कार्टन पैकेजिंग में 90% से कम। आणविक चलनी सीधे हवा के संपर्क में नहीं आनी चाहिए और पानी, एसिड और क्षार से बचना चाहिए।

आणविक छलनी 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।