ความแตกต่างและความเชื่อมโยงระหว่างสารดูดซับกับแผ่นกรองโมเลกุล

Thread Content

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย 我夲善良 เมื่อวันที่ 2016-8-9 เวลา 09:39 ตัวดูดซับสามารถจำแนกตามขนาดของรูพรุน รูปร่างของอนุภาค องค์ประกอบทางเคมี และความเป็นขั้วของพื้นผิวได้ เช่น ตัวดูดซับที่มีรูพรุนใหญ่และรูพรุนเล็ก ตัวดูดซับในรูปแบบผง เม็ด หรือแท่ง ตัวดูดซับที่ทำจากคาร์บอนและออกไซด์ รวมถึงตัวดูดซับที่มีความเป็นขั้วและไม่มีความเป็นขั้ว เป็นต้น สารดูดซับที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ สารดูดซับชนิดคาร์บอนที่ทำจากวัตถุดิบประเภทคาร์บอน และสารดูดซับชนิดออกไซด์ของโลหะและไม่ใช่โลหะ (เช่น ซิลิกาเจล อลูมินา เม็ดกรองโมเลกุล ดินเหนียวธรรมชาติ เป็นต้น) ตัวชี้วัดหลักในการประเมินคุณสมบัติของสารดูดซับ ได้แก่ ความสามารถในการดูดซับก๊าซหรือสารปนเปื้อนต่างๆ อัตราการสึกหรอ ความหนาแน่นของสารดูดซับเมื่ออยู่ในสภาพไม่ถูกกด พื้นที่ผิวต่อหน่วยมวล และความแข็งแรงต่อแรงกด เป็นต้น ใช้สำหรับกรองก๊าซพิษ กลั่นน้ำมันดิบและน้ำมันพืช ป้องกันเชื้อไวรัสและเชื้อรา การกู้คืนน้ำมันเบนซินจากก๊าซธรรมชาติ รวมถึงการขจัดสีจากน้ำส้มสายชูและสารสีอื่นๆ ด้วย สารดูดซับที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม ได้แก่ ซิลิกาเจล อะลูมินาแอคทีฟ คาร์บอนแอคทีฟ และไมเซล่า เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีสารดูดซับที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อดูดซับสารบางชนิดเป็นพิเศษอีกด้วย ซิลิโคนเป็นสารดูดความชื้นที่มีคุณสมบัติชอบน้ำ โดยมักถูกนำมาใช้ในการทำให้แห้ง รวมถึงการแยกส่วนประกอบของก๊าซและน้ำมันด้วย ซิลิโคนที่ใช้ในอุตสาหกรรมแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ชนิดที่มีรูขนาดใหญ่ และชนิดที่มีรูขน ซิลิกาเจลที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ สามารถดูดซับสารได้มากกว่า 80% ของน้ำหนักตัวของมันเอง เมื่ออยู่ในสภาพความชื้นสัมพัทธ์สูง แต่เมื่ออยู่ในสภาพความชื้นต่ำ ปริมาณการดูดซับจะ**น้อยกว่าซิลิกาเจลที่มีรูพรุนขนาดเล็ก คุณสมบัติของอลูมินาที่มีความสามารถในการทำปฏิกิริยานั้น ขึ้นอยู่กับสภาพโครงสร้างของไฮดรอกไซด์ในตอนแรก โดยทั่วไปแล้วจะไม่ใช่ Al2O3 ในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่เป็นสารที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุน และมีน้ำอยู่ด้วย ซึ่งในนั้นจะมีทั้งเจลที่มีโครงสร้างไม่แน่นอน และผลึกของไฮดรอกไซด์ด้วย เนื่องจากพื้นผิวของช่องทางรูขนาดเล็กในวัสดุนี้มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาสูง จึงมักเรียกว่าอะลูมิเนียมออกไซด์ที่มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาสูงด้ว มันมีความสามารถในการจับกับน้ำได้ดี จึงเป็นสารดูดซับที่ใช้สำหรับการขจัดน้ำออกจากวัตถุในปริมาณน้อยได้อย่างมีประสิทธิภาพ คาร์บอนแอคทิเวตคือวัสดุที่ได้มาจากการนำวัตถุดิบที่มีคาร์บอน เช่น ถ่านไม้ เปลือกผลไม้ หรือถ่านหิน มาผ่านกระบวนการทำให้กลายเป็นคาร์บอน และกระบวนการทำให้มีคุณสมบัติพิเ วิธีการกระตุ้นสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ วิธีการกระตุ้นด้วยสารเคมี และวิธีการกระตุ้นด้วยก๊าซ วิธีการทำให้สารมีความสามารถในการทำปฏิกิริยา คือการเติมสารเคมีอย่างโซเดียมคลอไรด์และโพแทสเซียมซัลไฟด์ลงไปในวัตถุดิบ จากนั้นนำไปอุ่นในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นคาร์บอนและทำให้สารมีความสามารถในการทำปฏิ วิธีการกระตุ้นด้วยก๊าซ คือการนำวัตถุดิบคาร์บอนแอคทีฟมาให้ความร้อนในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีปฏิกิริยา โดยปกติจะทำการกำจัดส่วนประกอบที่ระเหยได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 700°C จากนั้นจึงนำไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซจากปล่องไฟ หรืออากาศเข้าไป และทำปฏิกิริยาในช่วงอุณหภูมิ 700–1200°C เพื่อกระตุ้นคุณสมบัติของคาร์บอนแอคทีฟนั้น คาร์บอนแอคทิฟมีโครงสร้างของรูซึมจำนวนมาก จึงมีความสามารถในการดูดซับที่ยอดเยี่ยม ดังนั้นจึงมีการนำไปใช้ในหลากหลายด้าน เช่น การบำบัดน้ำ การกำจัดสี และการดูดซับก๊าซ เป็นต้น ลักษณะเด่นของไซโลไทต์คือมีหน้าที่คล้ายกับตัวกรองโมเลกุล โดยมีขนาดรูที่สม่ำเสมอ เช่น 3A0, 4A0, 5A0, 10A0 ไซโลเนต 4A0 ที่มีขนาดรูพรุน 4A0 สามารถดูดซับมีเทนและเอทานอลได้ แต่ไม่สามารถดูดซับอัลคาน์ที่มีหมู่คาร์บอนมากกว่า 3 หมู่ได้ มีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการดูดซับและแยกก๊าซ การทำให้ก๊าซและของเหลวแห้ง รวมถึงการแยกอิโธเอนและพาราเอนดรีนด้วย 　　คาร์บอนโมเลกุลไซส์จริงๆ แล้วก็ถือเป็นชนิดหนึ่งของคาร์บอนแอคทีฟเช่นกัน แต่สิ่งที่แตกต่างจากสารดูดซับที่ทำจากคาร์บอนทั่วไปก็คือ ขนาดของรูพรุนขนาดเล็กมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในช่วงขนาดที่แคบ โดยขนาดของรูพรุนเหล่านี้จะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลของก๊าซที่ต้องการแยกออกจากกัน นอกจากนี้ พื้นที่ผิวสัมพัทธ์ของรูพรุนเหล่านี้มักจะคิดเป็นมากกว่า 90% ของพื้นที่ผิวทั้งหมดของคาร์บอนโมเลกุลไซส์ โครงสร้างรูของตัวกรองโมเลกุลคาร์บอนนั้น มีลักษณะการจัดเรียงดังนี้: รูขนาดใหญ่จะเชื่อมต่อกับพื้นผิวภายนอกของอนุภาคคาร์บอน ส่วนรูขนาดกลางจะแยกออกมาจากรูขนาดใหญ่ และรูขนาดเล็กก็จะแยกออกมาจากรูขนาดกลางนั่นเอง ในกระบวนการแยก รูขนาดใหญ่จะทำหน้าที่เป็นช่องทางในการขนส่ง ส่วนรูขนาดเล็กจะทำหน้าที่เป็นตัวกรองโมเลกุล วิธีการสร้างตัวกรองโมเลกุลคาร์บอนจากถ่านหิน ได้แก่ วิธีการทำให้เป็นคาร์บอน วิธีการกระตุ้นด้วยก๊าซ วิธีการตกตะกอนคาร์บอน และวิธีการแช่ในสารละลาย ในบรรดาวิธีต่างๆ วิธีการทำให้เป็นคาร์บอนนั้นเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด แต่หากต้องการผลิตเม็ดกรองคาร์บอนที่มีคุณภาพสูง จำเป็นต้องใช้วิธีการเหล่านี้ร่วมกัน ตัวกรองโมเลกุลคาร์บอนประสบความสำเร็จในการแยกอากาศเพื่อผลิตไนโตรเจน และยังมีศักยภาพอันกว้างไกลในการแยกก๊าซชนิดอื่นๆ อีกด้วย ในอุตสาหกรรมเคมี แม่สารกรองโมเลกุลทำหน้าที่เป็นสารดูดซับแบบของแข็ง โดยสารที่ถูกดูดซับไว้สามารถถูกดึงออกมาได้อีกครั้ง นอกจากนี้ แม่สารกรองโมเลกุลยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกด้วย ยังใช้ในการทำให้ก๊าซและของเหลวแห้ง ทำให้บริสุทธิ์ แยก และนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกด้วย ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา สารนี้ถูกนำมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน ปัจจุบันมีการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเซรามิกที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการเร่งปฏิกิริยาต่างๆ ขึ้นมามากมาย