आण्विक चाळणी हा एक असा पदार्थ आहे ज्यामध्ये एकसमान आकाराची रंध्रे (अतिशय लहान छिद्रे) असतात.

आण्विक चाळणी हा एक असा पदार्थ आहे ज्यात एकसमान आकाराची छिद्रे (अतिशय लहान भोके) असतात. या छिद्रांचा व्यास लहान रेणूंच्या आकारासारखा असतो, आणि त्यामुळे मोठे रेणू आत प्रवेश करू शकत नाहीत किंवा शोषले जाऊ शकत नाहीत, तर लहान रेणू करू शकतात. जेव्हा रेणूंचे मिश्रण चाळणी (किंवा मॅट्रिक्स) म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या सच्छिद्र, अर्ध-घन पदार्थाच्या स्थिर थरातून स्थलांतरित होते, तेव्हा सर्वाधिक रेणूभार असलेले घटक (जे आण्विक छिद्रांमधून जाऊ शकत नाहीत) सर्वात आधी थरातून बाहेर पडतात, आणि त्यानंतर क्रमशः लहान रेणू बाहेर पडतात. काही आण्विक चाळण्यांचा उपयोग आकार-वियोजन क्रोमॅटोग्राफीमध्ये केला जातो, जे रेणूंना त्यांच्या आकारानुसार वेगळे करणारे एक विलगीकरण तंत्र आहे. इतर आण्विक चाळण्यांचा उपयोग शुष्कक म्हणून केला जातो (काही उदाहरणांमध्ये सक्रिय कोळसा आणि सिलिका जेल यांचा समावेश आहे).
आण्विक चाळणीच्या छिद्रांचा व्यास अँगस्ट्रॉम (Å) किंवा नॅनोमीटर (nm) मध्ये मोजला जातो. IUPAC संकेतानुसार, सूक्ष्मछिद्रयुक्त पदार्थांच्या छिद्रांचा व्यास 2 nm (20 Å) पेक्षा कमी असतो आणि स्थूलछिद्रयुक्त पदार्थांच्या छिद्रांचा व्यास 50 nm (500 Å) पेक्षा जास्त असतो; त्यामुळे मध्यछिद्रयुक्त श्रेणी 2 ते 50 nm (20–500 Å) दरम्यानच्या छिद्रांच्या व्यासासह मध्यभागी येते.
साहित्य
आण्विक चाळण्या सूक्ष्मरंध्रीय, मध्यमरंध्रीय किंवा स्थूलरंध्रीय पदार्थ असू शकतात.
सूक्ष्म सच्छिद्र पदार्थ (
●झिओलाइट्स (ॲल्युमिनोसिलिकेट खनिजे, ॲल्युमिनियम सिलिकेटशी गल्लत करू नये)
●झिओलाइट एलटीए: ३–४ Å
●सच्छिद्र काच: १० Å (१ nm), आणि त्याहून अधिक
●सक्रिय कार्बन: ०–२० Å (०–२ nm), आणि त्याहून अधिक
●माती
●मॉन्टमोरिलोनाइट मिसळते
● हॅलॉयसाइट (एंडेलाइट): याची दोन सामान्य रूपे आढळतात, जलयुक्त असताना या चिकणमातीच्या थरांमध्ये १ नॅनोमीटरचे अंतर असते आणि निर्जलित असताना (मेटा-हॅलॉयसाइट) हे अंतर ०.७ नॅनोमीटर असते. हॅलॉयसाइट नैसर्गिकरित्या लहान दंडगोलांच्या स्वरूपात आढळते, ज्यांचा सरासरी व्यास ३० नॅनोमीटर असतो आणि लांबी ०.५ ते १० मायक्रोमीटर दरम्यान असते.
मेसोपोरस पदार्थ (२–५० एनएम)
सिलिकॉन डायऑक्साइड (सिलिका जेल बनवण्यासाठी वापरले जाते): 24 Å (2.4 nm)
मॅक्रोपोरोस पदार्थ (>५० एनएम)
मॅक्रोपोरोस सिलिका, २००–१००० Å (२०–१०० एनएम)
अनुप्रयोग[संपादन]
पेट्रोलियम उद्योगात, विशेषतः वायू प्रवाह कोरडे करण्यासाठी, मॉलिक्युलर सीव्हचा वापर अनेकदा केला जातो. उदाहरणार्थ, द्रवरूप नैसर्गिक वायू (LNG) उद्योगात, बर्फ किंवा मिथेन क्लॅथ्रेटमुळे होणारे अडथळे टाळण्यासाठी वायूतील पाण्याचे प्रमाण 1 ppmv पेक्षा कमी करणे आवश्यक असते.
प्रयोगशाळेत, द्रावक सुकवण्यासाठी आण्विक चाळण्या वापरल्या जातात. पारंपारिक सुकवण्याच्या तंत्रांपेक्षा 'चाळण्या' अधिक प्रभावी ठरल्या आहेत, कारण त्या तंत्रांमध्ये अनेकदा तीव्र शुष्ककांचा वापर केला जातो.
झिओलाइट्स या संज्ञेअंतर्गत, आण्विक चाळण्यांचा उपयोग विविध प्रकारच्या उत्प्रेरकीय अनुप्रयोगांसाठी केला जातो. ते आयसोमरायझेशन, अल्किलेशन आणि इपॉक्सिडेशनला उत्प्रेरित करतात आणि हायड्रोक्रॅकिंग व फ्लुइड कॅटॅलिटिक क्रॅकिंगसह मोठ्या प्रमाणावरील औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये वापरले जातात.
त्यांचा उपयोग श्वसन उपकरणांसाठीच्या हवेच्या पुरवठ्याच्या गाळणीमध्येही केला जातो, उदाहरणार्थ स्कूबा डायव्हर्स आणि अग्निशामकांद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या उपकरणांसाठी. अशा उपयोगांमध्ये, एअर कंप्रेसरद्वारे हवा पुरवली जाते आणि ती एका कार्ट्रिज फिल्टरमधून जाते, जो उपयोगानुसार, मॉलिक्युलर सीव्ह आणि/किंवा सक्रिय कार्बनने भरलेला असतो, आणि शेवटी त्याचा उपयोग श्वासाच्या हवेच्या टाक्या भरण्यासाठी केला जातो. अशा गाळणीमुळे श्वासाच्या हवेच्या पुरवठ्यातून सूक्ष्म कण आणि कंप्रेसरमधून बाहेर पडणारे वायू काढून टाकता येतात.
एफडीएची मंजुरी.
यूएस एफडीएने १ एप्रिल, २०१२ पासून, २१ सीएफआर १८२.२७२७ अंतर्गत उपभोग्य वस्तूंशी थेट संपर्कासाठी सोडियम अॅल्युमिनोसिलिकेटला मान्यता दिली आहे. या मान्यतेपूर्वी युरोपियन युनियनने औषधनिर्मितीमध्ये मॉलिक्युलर सीव्ह्सचा वापर केला होता आणि स्वतंत्र चाचणीतून असे सूचित झाले होते की मॉलिक्युलर सीव्ह्स सर्व सरकारी आवश्यकता पूर्ण करतात, परंतु सरकारी मान्यतेसाठी आवश्यक असलेल्या महागड्या चाचणीसाठी निधी देण्यास उद्योग तयार नव्हता.
पुनरुज्जीवन
मॉलिक्युलर सीव्हच्या पुनर्जननाच्या पद्धतींमध्ये दाब बदलणे (जसे ऑक्सिजन कॉन्सन्ट्रेटरमध्ये), गरम करणे आणि वाहक वायूने ​​शुद्धीकरण करणे (जसे इथेनॉल निर्जलीकरणात वापरले जाते), किंवा उच्च निर्वात पोकळीत गरम करणे यांचा समावेश होतो. पुनर्जननाचे तापमान मॉलिक्युलर सीव्हच्या प्रकारानुसार १७५°C (३५०°F) ते ३१५°C (६००°F) पर्यंत असते. याउलट, सिलिका जेलला सामान्य ओव्हनमध्ये १२०°C (२५०°F) तापमानावर दोन तास गरम करून पुनर्जनित केले जाऊ शकते. तथापि, काही प्रकारचे सिलिका जेल पुरेसे पाणी लागल्यास फुटतात. पाण्याच्या संपर्कात आल्यावर सिलिकाचे गोलक तुटल्यामुळे असे घडते.

मॉडेल	छिद्राचा व्यास (अँगस्ट्रॉम)	स्थूल घनता (ग्रॅम/मिली)	शोषलेले पाणी (% w/w)	झीज किंवा घर्षण, डब्ल्यू(% w/w)	वापर
३Å	3	०.६०–०.६८	१९-२०	०.३–०.६	शुष्कीकरणच्यापेट्रोलियम क्रॅकिंगवायू आणि अल्केन्स, H2O चे निवडक अधिशोषणइन्सुलेटेड ग्लास (आयजी)आणि पॉलीयुरेथेन, सुकवणेइथेनॉल इंधनपेट्रोलमध्ये मिसळण्यासाठी.
४Å	4	०.६०–०.६५	२०-२१	०.३–०.६	पाण्याच्या अधिशोषणातसोडियम अॅल्युमिनोसिलिकेटजे एफडीए मंजूर आहे (पहा)खालीवैद्यकीय कंटेनरमध्ये आतील पदार्थ कोरडे ठेवण्यासाठी मॉलिक्युलर सीव्ह म्हणून वापरले जातेखाद्य पदार्थअसणेई-क्रमांकई-५५४ (गुठळ्या होऊ न देणारे एजंट); बंद द्रव किंवा वायू प्रणालींमध्ये स्थिर निर्जलीकरणासाठी प्राधान्य दिले जाते, उदा., औषधे, विद्युत घटक आणि नाशवंत रसायनांच्या पॅकेजिंगमध्ये; छपाई आणि प्लॅस्टिक प्रणालींमध्ये पाणी शोषून घेण्यासाठी आणि संतृप्त हायड्रोकार्बन प्रवाह सुकवण्यासाठी. शोषित होणाऱ्या घटकांमध्ये SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, आणि C3H6 यांचा समावेश होतो. सामान्यतः ध्रुवीय आणि अध्रुवीय माध्यमांमध्ये एक सार्वत्रिक शुष्कक एजंट मानले जाते;[12]विभक्त होणेनैसर्गिक वायूआणिअल्केन्सनायट्रोजन संवेदनशील नसलेल्यांमध्ये पाण्याचे अधिशोषणपॉलीयुरेथेन
५Å-डीडब्ल्यू	5	०.४५–०.५०	२१-२२	०.३–०.६	ग्रीस काढणे आणि ओतबिंदू कमी करणेविमानचालन केरोसीनआणिडिझेलआणि अल्कीन्सचे विलगीकरण
५Å लहान ऑक्सिजन-समृद्ध	5	०.४–०.८	≥२३		वैद्यकीय किंवा आरोग्यदायी ऑक्सिजन जनरेटरसाठी खास डिझाइन केलेलेसंदर्भ आवश्यक]
५Å	5	०.६०–०.६५	२०-२१	०.३–०.५	हवेचे शुष्कीकरण आणि शुद्धीकरण;निर्जलीकरणआणिगंधक काढून टाकणेनैसर्गिक वायू आणिद्रव पेट्रोलियम वायू;ऑक्सिजनआणिहायड्रोजनउत्पादनाद्वारेदाब स्विंग अधिशोषणप्रक्रिया
१०X	8	०.५०–०.६०	२३-२४	०.३–०.६	उच्च-कार्यक्षम शोषण, जे वायू आणि द्रवांचे शुष्कीकरण, डीकार्बरायझेशन, डीसल्फरायझेशन आणि विलगीकरणामध्ये वापरले जाते.सुगंधी हायड्रोकार्बन
१३X	10	०.५५–०.६५	२३-२४	०.३–०.५	पेट्रोलियम वायू आणि नैसर्गिक वायूचे शुष्कीकरण, गंधक-निराकरण आणि शुद्धीकरण
१३एक्स-एएस	10	०.५५–०.६५	२३-२४	०.३–०.५	डीकार्ब्युरायझेशनआणि हवा विलगीकरण उद्योगात शुष्कीकरण, ऑक्सिजन कॉन्सन्ट्रेटरमध्ये ऑक्सिजनपासून नायट्रोजनचे विलगीकरण
Cu-13X	10	०.५०–०.६०	२३-२४	०.३–०.५	गोडवाकाढून टाकणेथायोलच्याविमान इंधनआणि संबंधितद्रव हायड्रोकार्बन

अधिशोषण क्षमता

३Å

अंदाजित रासायनिक सूत्र: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O

सिलिका-ॲल्युमिना गुणोत्तर: SiO2/ Al2O3≈2

उत्पादन

3A आण्विक चाळण्या कॅटायन विनिमयाद्वारे तयार केल्या जातातपोटॅशियमसाठीसोडियम4A आण्विक चाळणीमध्ये (खाली पहा)

वापर

३Å आण्विक चाळण्या ३ Å पेक्षा जास्त व्यास असलेल्या रेणूंना शोषून घेत नाहीत. या आण्विक चाळण्यांच्या वैशिष्ट्यांमध्ये जलद शोषण गती, वारंवार पुनर्निर्मितीची क्षमता, चांगली दाब-प्रतिरोधकता यांचा समावेश होतो.प्रदूषण प्रतिरोधया वैशिष्ट्यांमुळे चाळणीची कार्यक्षमता आणि आयुष्यमान दोन्ही सुधारू शकतात. पेट्रोलियम आणि रासायनिक उद्योगांमध्ये तेल शुद्धीकरण, पॉलिमरायझेशन आणि रासायनिक वायू-द्रव सखोल शुष्कीकरणासाठी ३Å आण्विक चाळण्या हे आवश्यक शुष्कक आहेत.

३Å आण्विक चाळण्यांचा उपयोग विविध प्रकारच्या पदार्थांना सुकवण्यासाठी केला जातो, जसे कीइथेनॉलहवारेफ्रिजरंट्स,नैसर्गिक वायूआणिअसंतृप्त हायड्रोकार्बननंतरच्यांमध्ये क्रॅकिंग गॅसचा समावेश आहे,ॲसिटिलीन,इथिलीन,प्रोपिलीनआणिब्युटाडाईन.

इथेनॉलमधून पाणी काढून टाकण्यासाठी ३Å मॉलिक्युलर सीव्हचा वापर केला जातो, ज्याचा उपयोग नंतर थेट जैव-इंधन म्हणून किंवा अप्रत्यक्षपणे रसायने, खाद्यपदार्थ, औषधे आणि इतर अनेक उत्पादने तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. इथेनॉल उत्पादनातील एक अवांछित उप-उत्पादन असलेले पाणी, इथेनॉल प्रक्रियेच्या प्रवाहातून सामान्य ऊर्ध्वपातन प्रक्रियेद्वारे पूर्णपणे काढून टाकता येत नाही, कारण त्यामुळे एक विशिष्ट रचना तयार होते.अ‍ॅझिओट्रोपवजनानुसार सुमारे ९५.६ टक्के सांद्रतेवर, मॉलिक्युलर सीव्ह बीड्सचा उपयोग इथेनॉल आणि पाण्याला आण्विक स्तरावर वेगळे करण्यासाठी केला जातो. यामध्ये पाणी बीड्समध्ये शोषले जाते आणि इथेनॉलला मुक्तपणे जाऊ दिले जाते. एकदा बीड्स पाण्याने पूर्ण भरले की, तापमान किंवा दाब नियंत्रित करून पाणी मॉलिक्युलर सीव्ह बीड्समधून बाहेर सोडले जाऊ शकते.[15]

३Å आण्विक चाळण्या खोलीच्या तापमानाला, ९०% पेक्षा जास्त नसलेल्या सापेक्ष आर्द्रतेमध्ये साठवल्या जातात. त्या कमी दाबाखाली सीलबंद करून, पाणी, आम्ल आणि अल्कलींपासून दूर ठेवल्या जातात.

४Å

रासायनिक सूत्र: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

सिलिकॉन-ॲल्युमिनियम गुणोत्तर: १:१ (SiO2/ Al2O3≈2)

उत्पादन

४Å चाळणीचे उत्पादन तुलनेने सोपे आहे कारण त्यासाठी उच्च दाब किंवा विशेषतः उच्च तापमानाची आवश्यकता नसते. सामान्यतः जलीय द्रावणेसोडियम सिलिकेटआणिसोडियम अॅल्युमिनेट८० °C तापमानावर एकत्र केले जातात. द्रावकाने भिजवलेले उत्पादन ४०० °C तापमानावर 'बेकिंग' करून 'सक्रिय' केले जाते. ४A चाळण्या या ३A आणि ५A चाळण्यांसाठी पूर्वसूचक म्हणून काम करतात.कॅटायन विनिमयच्यासोडियमसाठीपोटॅशियम(3A साठी) किंवाकॅल्शियम(5A साठी)

वापर

कोरडे करणारे द्रावक

प्रयोगशाळेतील द्रावके सुकवण्यासाठी ४ Å आण्विक चाळण्यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. त्या पाणी आणि ४ Å पेक्षा कमी क्रांतिक व्यास असलेले इतर रेणू, जसे की NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, आणि C2H4, शोषून घेऊ शकतात. द्रव आणि वायू सुकवण्यासाठी, शुद्ध करण्यासाठी आणि परिष्कृत करण्यासाठी (जसे की आर्गॉन वायूची निर्मिती) त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

 

पॉलिस्टर एजंट अॅडिटिव्ह्ज[संपादन]

या आण्विक चाळण्यांचा उपयोग डिटर्जंटना मदत करण्यासाठी केला जातो, कारण त्याद्वारे विखनिज पाणी तयार करता येते.कॅल्शियमआयन एक्सचेंज, घाण काढून टाकतात आणि ती साचण्यापासून रोखतात. त्यांचा वापर मोठ्या प्रमाणावर बदलण्यासाठी केला जातो.फॉस्फरसडिटर्जंटचा पर्यावरणावरील परिणाम कमी करण्यासाठी, डिटर्जंट सहायक म्हणून सोडियम ट्रायपॉलिफॉस्फेटची जागा घेण्यात ४Å मॉलिक्युलर सीव्ह महत्त्वाची भूमिका बजावते. याचा वापर खालीलप्रमाणे देखील केला जाऊ शकतो:साबणफॉर्मिंग एजंट आणि मध्येटूथपेस्ट.

हानिकारक कचरा प्रक्रिया

४Å आण्विक चाळण्या सांडपाण्यातील कॅटायनिक प्रजाती जसे की शुद्ध करू शकतातअमोनियमआयन, Pb2+, Cu2+, Zn2+ आणि Cd2+. NH4+ साठी असलेल्या उच्च निवडक्षमतेमुळे, त्यांचा वापर क्षेत्रात यशस्वीपणे केला गेला आहे.सुपोषणआणि अतिरिक्त अमोनियम आयनांमुळे जलमार्गांमध्ये होणारे इतर परिणाम. औद्योगिक क्रियाकलापांमुळे पाण्यात असलेल्या जड धातूंचे आयन काढून टाकण्यासाठी ४Å मॉलिक्युलर सीव्हचा वापर देखील केला गेला आहे.

इतर उद्देश

धातू उद्योग: विलगक घटक, विलगीकरण, खाऱ्या पाण्यातील पोटॅशियमचे निष्कर्षण,रुबिडियम,सीझियमइत्यादी.

पेट्रोकेमिकल उद्योग,उत्प्रेरक,शुष्ककशोषक

शेती:माती सुधारक

औषध: चांदी लोड कराझिओलाइटजीवाणूनाशक घटक.

५Å

रासायनिक सूत्र: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

सिलिका-ॲल्युमिना गुणोत्तर: SiO2/ Al2O3≈2

उत्पादन

5A आण्विक चाळण्या कॅटायन विनिमयाद्वारे तयार केल्या जातातकॅल्शियमसाठीसोडियम4A आण्विक चाळणीमध्ये (वर पहा)

वापर

पाच-अँग्स्ट्रॉम(5Å) आण्विक चाळण्या अनेकदा यामध्ये वापरल्या जातातपेट्रोलियमउद्योगात, विशेषतः वायू प्रवाहांच्या शुद्धीकरणासाठी आणि रसायनशास्त्र प्रयोगशाळेत विलगिकरणासाठीसंयुगेआणि शुष्कन अभिक्रियेचे प्रारंभिक पदार्थ. त्यांमध्ये अचूक आणि एकसमान आकाराची लहान छिद्रे असतात आणि त्यांचा उपयोग प्रामुख्याने वायू आणि द्रवांसाठी शोषक म्हणून केला जातो.

पाच-अँगस्ट्रॉम आण्विक चाळण्या सुकवण्यासाठी वापरल्या जातातनैसर्गिक वायूसादरीकरण करण्यासोबतचगंधक काढून टाकणेआणिडीकार्बोनेशनवायूचे. त्यांचा उपयोग ऑक्सिजन, नायट्रोजन आणि हायड्रोजनची मिश्रणे, आणि ऑइल-वॅक्स एन-हायड्रोकार्बन्सना ब्रँच्ड आणि पॉलीसायक्लिक हायड्रोकार्बन्सपासून वेगळे करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.

पाच-अँगस्ट्रॉम आण्विक चाळण्या खोलीच्या तापमानावर, एकासापेक्ष आर्द्रतापुठ्ठ्याच्या बॅरलमध्ये किंवा कार्टन पॅकेजिंगमध्ये ९०% पेक्षा कमी. मॉलिक्युलर सीव्ह्ज थेट हवा आणि पाण्याच्या संपर्कात येऊ नयेत, तसेच आम्ल आणि अल्कली टाळाव्यात.

आण्विक चाळण्यांचे आकारविज्ञान

आण्विक चाळण्या विविध आकार आणि प्रकारांमध्ये उपलब्ध असतात. परंतु गोलाकार मण्यांचे इतर आकारांपेक्षा फायदे आहेत, कारण त्यांच्यामुळे दाबातील घट कमी होते, त्यांना तीक्ष्ण कडा नसल्यामुळे त्या झिजण्यास प्रतिरोधक असतात आणि त्यांची ताकद चांगली असते, म्हणजेच प्रति एकक क्षेत्रफळावर आवश्यक असलेले दाबबल जास्त असते. काही विशिष्ट मण्यांच्या आण्विक चाळण्यांची उष्णता क्षमता कमी असते, त्यामुळे पुनर्निर्मितीदरम्यान ऊर्जेची आवश्यकता कमी लागते.

मण्यांच्या आकाराच्या मॉलिक्युलर सीव्ह वापरण्याचा दुसरा फायदा म्हणजे त्यांची स्थूल घनता (bulk density) सामान्यतः इतर आकारांपेक्षा जास्त असते, त्यामुळे समान अधिशोषणाच्या गरजेसाठी कमी आकारमानाची मॉलिक्युलर सीव्ह लागते. म्हणून, अडथळा-निवारण (de-bottlenecking) करताना, मण्यांच्या आकाराच्या मॉलिक्युलर सीव्ह वापरून, तेवढ्याच आकारमानात अधिक अधिशोषक भरता येतो आणि पात्रात कोणतेही बदल करणे टाळता येते.