تفاوت‌ها و ارتباطات بین جاذب‌ها و الکلوخ‌های مولکولی

Thread Content

آخرین بار توسط «من، انسان خوب» در تاریخ ۹-۸-۲۰۱۶ ساعت ۰۹:۳۹ ویرایش شد. جذب‌کننده‌ها را می‌توان بر اساس اندازه منافذ، شکل دانه‌ها، ترکیب شیمیایی، قطبیت سطح و غیره طبقه‌بندی کرد؛ مانند جذب‌کننده‌های دارای منافذ درشت و ریز، جذب‌کننده‌های پودری، دانه‌ای و نواری، جذب‌کننده‌های کربنی و اکسیدی، و همچنین جذب‌کننده‌های قطبی و غیرقطبی. جذب‌کننده‌های رایج شامل انواع جذب‌کننده‌های کربن فعال که از مواد کربنی تهیه می‌شوند، و همچنین جذب‌کننده‌های اکسیدهای فلزی و غیرفلزی (مانند سیلیکاژل، آلومینا، الکترولیت‌های مولکولی، رس‌های طبیعی و غیره) می‌باشند. شاخص‌های اصلی برای ارزیابی جذب‌کننده‌ها عبارتند از: ظرفیت جذب ناخالصی‌های گازی مختلف، نرخ فرسودگی، چگالی توده‌ای، سطح تقریبی، استحکام در برابر فشردگی و غیره. برای فیلتر کردن گازهای سمی، تصفیه نفت و روغن‌های گیاهی، جلوگیری از ویروس‌ها و قارچ‌ها، بازیابی بنزین از گاز طبیعی، و همچنین رنگ‌گیری شربت سرکه و سایر مواد رنگی استفاده می‌شود. جاذب‌هایی که در صنعت به طور رایج استفاده می‌شوند عبارتند از: سیلیکاژل، آلومینا فعال، کربن فعال، الکترولیت‌های مولکولی و غیره؛ همچنین مواد جاذبی نیز وجود دارند که برای جذب انتخابی یک ترکیب خاص طراحی شده‌اند. سیلیکون رزین، یک خشک‌کن قطبی و هیدروفیلی است که عمدتاً برای خشک کردن، جداسازی مخلوط‌های گازی و ترکیبات نفتی به کار می‌رود. سیلیکون مورد استفاده در صنعت به دو نوع با منافذ درشت و منافذ ریز تقسیم می‌شود. سیلیکاژل با منافذ درشت، در شرایط رطوبت نسبی اشباع، می‌تواند بیش از ۸۰٪ از وزن خود را جذب کند؛ اما در شرایط رطوبت پایین، میزان جذب آن **کمتر از سیلیکاژل با منافذ ریز** است. خواص آلومینا فعال به وضعیت ساختاری هیدروکسید اولیه بستگی دارد؛ معمولاً این ماده، Al2O3 خالص نیست، بلکه یک ماده متخلخل با ساختار غیربلورین و جزئیاً هیدراته است که در آن نه تنها ژل‌های غیربلورین، بلکه کریستال‌های هیدروکسید نیز وجود دارد. از آنجایی که سطح مسیرهای مویرگی آن دارای فعالیت بالایی است، به آن آلومینا فعال نیز گفته می‌شود. این ماده، جذب قوی‌ای نسبت به آب دارد و یک جاذب برای خشک کردن عمیق آب‌های اندک است. کربن فعال، محصولی است که از مواد کربن‌دار مانند زغال چوب، پوست میوه و زغال سنگ، پس از فرآیندهای کربنیزاسیون و فعال‌سازی، تهیه می‌شود. روش‌های فعال‌سازی را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: روش فعال‌سازی با مواد شیمیایی و روش فعال‌سازی با گازها. روش فعال‌سازی شیمیایی، عبارت است از افزودن مواد شیمیایی مانند کلرید روی و سولفید پتاسیم به مواد خام، و سپس گرم کردن آن‌ها در یک محیط غیرفعال برای کربنیزه شدن و فعال‌سازی. روش فعال‌سازی گازی، عبارت است از گرم کردن مواد خام کربن فعال در یک محیط غیرفعال؛ معمولاً پس از حذف ترکیبات فرار در دمای زیر ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، بخار آب، دی‌اکسید کربن، گازهای دودکش و هوا وارد می‌شوند و واکنش در محدوده دمایی ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام شده تا مواد فعال شوند. کربن فعال دارای ساختار مویرگ‌های فراوانی است، بنابراین توانایی جذب عالی‌ای دارد. بنابراین، کاربردهای آن در زمینه‌هایی مانند تصفیه آب، رنگ‌گیری و جذب گازها گسترده است. ویژگی زیولیت این است که دارای عملکرد یک الک‌مولکولی می‌باشد و دارای مشخصات منفذی یکنواختی، مانند منافذ ریز 3A0، 4A0، 5A0 و 10A0، است. زیولیت 4A0 با قطر منفذ 4A0 می‌تواند متان و اتان را جذب کند، اما الکان‌های با تعداد کربن بیشتر از سه را جذب نمی‌کند. این روش به طور گسترده در جداسازی از طریق جذب گازها، خشک کردن گازها و مایعات، و همچنین جداسازی آلکان‌های نورمال و آیزومری استفاده می‌شود. 　　الکلوگراف کربنی در واقع نوعی فعال کربن است؛ تفاوت آن با جذب‌کننده‌های کربنی معمولی این است که قطر منافذ ریز آن به طور یکنواخت در یک محدوده باریک توزیع شده است. اندازه منافذ ریز معادل قطر مولکول‌های گازی است که قرار است جدا شوند. سطح نسبی منافذ ریز، معمولاً بیش از ۹۰ درصد از کل سطح الکلوگراف کربنی را تشکیل می‌دهد. ساختار منافذ در الک‌های مولکولی کربن، عمدتاً به این شکل است: قطر منافذ بزرگ با سطح خارجی ذرات کربن در ارتباط است، منافذ میانی از منافذ بزرگ منشعب می‌شوند و منافذ ریز نیز از منافذ میانی منشعب می‌گردند. در فرآیند جداسازی، منافذ بزرگ عمدتاً نقش مسیر حمل و نقل را ایفا می‌کنند، در حالی که منافذ ریز نقش الک‌های مولکولی را دارند. روش‌های تولید الکترولیت مولکولی کربنی با استفاده از زغال، شامل روش کربنیزاسیون، روش فعال‌سازی گازی، روش رسوب کربن و روش آغشته‌سازی است. در میان آن‌ها، روش کربنیزاسیون ساده‌ترین است، اما برای تولید الکلوخ‌های کربنی با کیفیت بالا، باید از ترکیبی از این روش‌ها استفاده کرد. فیلترهای مولکولی کربنی در زمینه جداسازی هوا برای تولید نیتروژن موفقیت‌آمیز بوده‌اند و در زمینه‌های دیگر جداسازی گازها نیز پتانسیل‌های گسترده‌ای دارند. الیاف مولکولی در صنعت شیمی به عنوان جاذب‌های جامد استفاده می‌شوند؛ موادی که توسط آن‌ها جذب می‌شوند، می‌توانند دوباره آزاد شوند و الیاف مولکولی پس از استفاده نیز قابل بازسازی هستند. همچنین برای خشک کردن، تصفیه، جداسازی و بازیابی گازها و مایعات استفاده می‌شود. از دهه ۱۹۶۰، این ماده به عنوان کاتالیست برای فرآیندهای شکستن در صنعت تقطیر نفت استفاده می‌شد؛ امروزه کاتالیست‌های مختلفی از جنس الیاف مولکولی، که برای فرآیندهای کاتالیتیک مختلف مناسب هستند، توسعه یافته‌اند.