الفروق والعلاقات بين المواد الاستيعابية والمنخلات الجزيئية

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة “أنا طيب القلب” في تاريخ 2016-8-9 الساعة 09:39. يمكن تصنيف المواد الماصة حسب حجم المسام، وشكل الحبيبات، والتركيب الكيميائي، والخصائص السطحية، مثل المواد الماصة ذات المسام الكبيرة والصغيرة، والمواد الماصة على شكل مسحوق أو حبيبات أو أشرطة، والمواد الماصة الكربونية والأكسيدية، بالإضافة إلى المواد الماصة القطبية وغير القطبية. من بين المواد المستخدمة في عملية الامتصاص، هناك أنواع مختلفة من المواد الكربونية النشطة التي تُصنع من المواد الكربونية، بالإضافة إلى أكاسيد المعادن وغير المعادن (مثل السيليكا جل، الألومينا، المنخلات الجزيئية، والطين الطبيعي). من المؤشرات الرئيسية لقياس المواد الماصة: سعة الامتصاص للشوائب الغازية المختلفة، معدل التآكل، كثافة التراكم الحرة، المساحة السطحية النسبية، ومقاومة الكسر. يُستخدم لتنقية الغازات السامة، وتكرير النفط والزيوت النباتية، ومنع الفيروسات والفطريات، واستخلاص البنزين من الغاز الطبيعي، بالإضافة إلى تفتيح لون الخل والمواد ذات اللون الداكن الأخرى. من المواد المستخدمة في عمليات الامتصاص في الصناعة: السيليكا جل، وأكسيد الألومنيوم النشط، والفحم النشط، والمنخل الجزيئي، بالإضافة إلى مواد امتصاص تم تطويرها خصيصًا لامتصاص مكونات معينة بشكل انتقائي. السيليكون هو مادة ماصة قطبية ذات خاصية الترطيب، وتُستخدم بشكل أساسي في تجفيف المواد، وفصل مكونات الغازات، وكذلك في معالجة مكونات النفط. ينقسم السيليكون المستخدم في الصناعة إلى نوعين: ذو المسام الكبيرة وذو المسام الصغيرة. يمكن للسيليكا جل الذي يحتوي على مسام كبيرة أن يمتص كمية تزيد عن 80% من وزنه في ظروف الرطوبة المرتفعة، بينما في ظروف الرطوبة المنخفضة، فإن قدرته على الامتصاص تكون أقل من سيليكا جل ذو المسام الصغيرة. تعتمد خصائص أكسيد الألومنيوم النشط على الحالة البنيوية للهيدروكسيد في البداية، وعادةً ما لا يكون عبارة عن Al2O3 نقي، بل هو مادة مسامية غير بلورية مهيجة جزئياً، تحتوي ليس فقط على هلام غير بلوري، بل أيضاً على بلورات للهيدروكسيد. نظرًا للنشاط العالي لسطح مسارات المسام فيه، فإنه يُعرف أيضًا باسم الألومينا النشطة. لديه قدرة كبيرة على الارتباط بالماء، وهو مادة امتصاصية تُستخدم لتجفيف كميات صغيرة من الماء بشكل عميق. الكربون النشط هو مادة يتم تصنيعها من مواد كربونية مثل الفحم الخشبي وقشور الفواكه والفحم، عن طريق عمليات التكربن والتنشيط. يمكن تقسيم طرق التنشيط إلى فئتين رئيسيتين، وهما طريقة التنشيط بالمواد الكيميائية وطريقة التنشيط بالغازات. طريقة تنشيط العوامل الفعالة هي إضافة مواد كيميائية مثل كلوريد الزنك وكبريتيد البوتاسيوم إلى المواد الخام، ثم التسخين في جو غير نشط لإجراء التكربن والتنشيط. طريقة تنشيط الغازات تتمثل في تسخين مادة الكربون النشط في بيئة غير نشطة، وعادةً ما يتم إزالة المكونات المتطايرة عند درجة حرارة أقل من 700 درجة مئوية، ثم يتم إدخال بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وغازات المداخن والهواء، ويتم إجراء التفاعل في نطاق درجات حرارة تتراوح بين 700 و1200 درجة مئوية لتنشيط المادة. يحتوي الكربون النشط على العديد من الثقوب الشعرية، ولذلك فهو يتمتع بقدرة امتصاص ممتازة. ولذلك، فإن استخداماته تشمل مختلف المجالات مثل معالجة المياه، وإزالة اللون، وامتزاز الغازات، وغيرها. تتميز الزيوليت بأن لها وظيفة المنخل الجزيئي، حيث تحتوي على فتحات ذات أحجام موحدة، مثل الفتحات الدقيقة من نوع 3A0 و4A0 و5A0 و10A0. يمكن لزيوليت 4A0 ذو الفتحة 4A0 أن يمتص الميثان والإيثان، بينما لا يمتص الهيدروكربونات الألكانية التي تحتوي على ثلاث ذرات كربون أو أكثر. لقد استُخدم على نطاق واسع في امتزاز الفصل الغازي، وتجفيف الغازات والسوائل، وفصل النوانه الطبيعية والاصطناعية. 　　في الواقع، فلتر الكربون الجزيئي هو نوع من الكربون النشط؛ والفرق بينه وبين مواد الامتزاز الكربونية العادية هو أن أقطار مسامه الدقيقة تتوزع بشكل متساوٍ ضمن نطاق ضيق. حجم هذه المسام يكافئ قطر جزيئات الغاز المراد فصلها، وعادةً ما تشكل المساحة السطحية للمسام أكثر من 90% من إجمالي المساحة السطحية لفلتر الكربون الجزيئي. تتكون بنية المسام في مرشحات الكربون بشكل رئيسي على النحو التالي: تكون أقطار المسام الكبيرة متصلة بالسطح الخارجي لجزيئات الكربون، وتنشأ المسام الانتقالية من هذه المسام الكبيرة، بينما تنشأ المسام الدقيقة من المسام الانتقالية. في عملية الفصل، تعمل المسام الكبيرة بشكل أساسي كقنوات نقل، بينما تعمل المسام الصغيرة كمرشحات للجزيئات. تشمل طرق تصنيع المنخلات الجزيئية للكربون باستخدام الفحم: طريقة التكربن، وطريقة تنشيط الغازات، وطريقة ترسيب الكربون، وطريقة النقع. من بين هذه الطرق، تعتبر طريقة التكربن هي الأبسط، لكن لإنتاج مرشحات جزيئية كربونية عالية الجودة، يجب استخدام هذه الطرق معًا. لقد حققت مرشحات الكربون نجاحًا في مجال فصل الهواء لإنتاج النيتروجين، كما أن لها آفاقًا واسعة في مجالات فصل الغازات الأخرى. يُستخدم الزيوليت في الصناعة الكيميائية كمادة امتصاص صلبة، حيث يمكن إزالة المواد التي يمتصها، كما يمكن إعادة تدوير الزيوليت بعد استخدامه. كما يُستخدم في تجفيف الغازات والسوائل، وتنقيتها، وفصلها، واسترجاعها. ابتداءً من ستينيات القرن العشرين، استُخدم في صناعة تكرير النفط كمحفز لعملية التكسير، وقد تم تطوير العديد من محفزات الزيوليت المناسبة لعمليات التحفيز المختلفة.