انواع مولکولارسیو و روش‌های احیا این جاذب‌ها

مولکولارسیو یکی از موثرترین گزینه‌های موجود برای حذف آب از مایعات و گازهای مختلف است. البته امکان استفاده از موادی همچون سیلیکاژل و آلومینا نیز وجود دارد؛ اما مولکولارسیوها به دلیل تنوع مدل و کیفیت بهتر می‌توانند نتایج بهتری را ارائه دهند. مولکولارسیو دقت بسیار بالایی دارد و یک جاذب بسیار مناسب است. برای اینکه با انواع مولکولارسیو و روش‌های احیا این جاذب‌ها آشنا شوید، ادامه مقاله را مطالعه کنید. در این مقاله درمورد مولکولارسیو و احیای آن‌ها توضیح داده شده است.

انواع مولکولارسیو و کاربرد هر کدام

1. مولکولارسیو 3A

مولکولارسیوهای 3A دارای چگالی ظاهری در محدوده 0.60 تا 0.68 g/ml هستند. این نوع مولکولارسیو نوعی از غربال‌های مولکولی از آلومینیو سیلیکات می‌باشد که با استفاده از تبادل یونی حاصل شده از پتاسیم تولید می‌گردد. تخلخل آن به میزان 3 انگسترم بوده و باعث جذب مولکول‌های آب با قطر مولکول کمتر از 3 انگسترم می‌گردد. از این نوع مولکولارسیو بیشتر در صنعت نفت استفاده می‌شود تا به کمک آن بتوان آلکن‌ها را خشک کرد. همچنین از آن برای تصفیه گاز نفتی و همچنین برای جذب H₂O نیز در پلی اورتان و شیشه‌های عایق استفاده می‌شود. از مزایای آن می‌توان به قدرت جذب و طول عمر بالا و مقاومت در برابر سایش اشاره نمود و این نوع مولکولارسیو به دو روش حرارت دادن و کاهش فشار قابل احیاء می‌باشد.

2. مولکولارسیو 4A

این نو مولکولارسیو دارای میزان تخلخل به اندازه 4 انگسترم بوده و قابلیت جداسازی مولکول‌ها با این اندازه و کمتر را از خود دارد. مولکولارسیوهای 4A چگالی ظاهری در محدود 0.60 تا 0.65 گرم بر میلی‌لیتر دارند و کاربردهای صنعتی آن‌ها به شرح زیر است:

• شرکت‌های داروسازی از این مدل برای ساخت ظروف پزشکی برای محافظت از محتویات مختلف در برابر آلودگی‌های محیطی و رطوبت‌ها استفاده می‌کنند.
• تولیدکنندگان مواد غذایی از این نوع مولکولارسیو به عنوان یک افزودنی استفاده می‌کنند.
• می‌توان از این مدل برای آبگیری استاتیک برای سیستم‌های بسته گاز یا مایع استفاده کرد. برای مثال در بین انواع مولکولارسیو و روش احیای جاذب‌ها می‌توان از مدل 4A برای ساخت بسته‌بندی دارو‌ها استفاده کرد.
• از این مدل می‌توان برای جمع آوری آب در پلاستیک و سیستم‌های چاپ استفاده کرد.
• می‌توان از این مدل برای خشک کردن جریان‌های هیدروکربنی اشباع نیز استفاده کرد.

3. مولکولارسیو 13X

مولکولارسیو 13X منافذ بزرگتری نسبت به مدل‌های A دارد. مولکولارسیو 13X می‌تواند مولکول‌هایی با قطر جنبشی کمتر از 9 آنگستروم (0.9 نانومتر) را جذب کند و مولکول‌های بزرگتر را از بین ببرد. این نوع مولکولارسیو بالاترین میزان ظرفیت نظری را در بین جاذب‌ها دارد و سرعت انتقال جرم بسیار خوبی نیز دارد. از این مدل معمولا در خشک کن‌های هوا استفاده می‌شود. همچنین در صنعت نفت و صنعت گاز طبیعی از آن برای عملیات خشک کردن هیدروکربن مایع استفاده می‌شود.

4. کربن مولکولارسیو

کربن مولکولارسیو در سطح مولکولی کار می‌کند و تحت فشار می‌تواند اکسیژن را از نیتروژن جدا کند. مولکولارسیوهای کربن دارای ساختار نانو متخلخلی هستند که پس از پردازش کربن فعال به عنوان ماده خام به دست می‌آیند. این محصول می‌تواند مولکول‌های اکسیژن موجود در هوای فشرده را زمانی که تحت فشار قرار گرفته‌اند، جذب کند.

آلومینا اکتیو

آلومینا اکتیو در واقع مولکولارسیو نیست؛ اما مانند آن جاذب است. آلومینا اکتیو یک ماده متخلخل است که از اکسید آلومینیوم به دست می‌آید. این ماده را معمولا از طریق دی هیدروکسیلاسیون هیدروکسید آلومینیوم تولید می‌کنند. آلومینا اکتیو یک جاذب مهم در موارد مختلفی مانند فیلتر فلوراید، آرسنیک و سلنیوم در آب آشامیدنی است. آلومینا اکتیو کاربردهای زیادی دارد. برای مثال می‌توان از آن به عنوان کاتالیزور، خشک کننده، جذب کننده فلوراید و یا به عنوان یک ماده زیستی استفاده کرد.

نحوه بازیابی جاذب‌ها

به طور کلی دو روش برای بازیابی یا احیای مولکولارسیو داریم. یک روش TSA و یک روش PSA. قبل از آشنایی با انواع مولکولارسیو و روش احیای جاذب‌ها بهتر است که با یک سری نکات کلی آشنا شوید. این موارد عبارتند از:

• فرآیند بازیابی جاذب‌ها تنها باید در یک مکان با تهویه خوب انجام شود.
• به هیچ عنوان در فرآیند بازسازی دما را از 426 درجه سانتی‌گراد بیشتر نکنید؛ چرا که این کار باعث از بین رفتن مواد و ایجاد خطر آتش‌سوزی می‌شود. همچنین دمای بیش از حد بالا می‌تواند به ساختار کریستالی جاذب آسیب برساند و آن را بی‌فایده کند.
• برای اینکه بدانید فرآیند بازیابی شما جواب داده است یا خیر، فقط باید وزن مواد را اندازه‌گیری کنید؛ چرا که با آزاد شدن آب از جاذب مولکولارسیو جرم خود را از دست می‌دهد و وزن آن پایین می‌آید.
• درمورد انواع مولکولارسیو و روش احیای جاذب‌ها باید گفت که در فرآیند بازیابی جاذب‌ها به شدت داغ می‌شوند. به همین دلیل نکات ایمنی را در نظر بگیرید.

سعی کنید فرآیند بازیابی را در لایه‌های نازک تر امتحان کنید تا نتایج بهتری بگیرید.

فرآیند TSA

از قبل می‌دانیم که با کاهش دما فرآیند جذب بهتر اتفاق می‌افتد پس یکی از راه‌های احیای جاذب این است که آن را در دمای بالاتری قرار دهیم. در چنین حالتی شرایط ایده‌آل برای فرآیند دفع به وجود می‌آید و جاذب احیا می‌شود. شماتیک فرآیندهای TSA دقیقا مثل فرآیندهای PSA است اما با این تفاوت که دیگر فقط دما تغییر می‌کند.

احیا و بازیابی جاذب‌ها به روش TSA

• مرحله 1: یک گریل یا فر تمیز را گرم کنید. اگر قصد دارید مدل‌های 3A را بازیابی کنید، باید دما را تا 204 درجه سانتی‌گراد گرم کنید. اگر هم قصد دارید مدل‌های 4A ، 5A یا 13X را بازیابی کنید، می‌توانید دما را حداقل روی 287 درجه سانتی‌گراد و حداکثر روی 426 درجه سانتی‌گراد بگذارید. دمای بیشتر از حد توصیه شده به ساختار مولکولی محصول آسیب می‌رساند.
• مرحله 2: یک ظرف فلزی را با فویل آلومینیمی تمیز بپوشانید.
• مرحله 3 : درمورد انواع مولکولارسیو و روش بازیابی جاذب و احیای جاذب‌ها باید گفت در این مرحله باید جاذب‌ها را به صورت یکنواخت و بدون پوشش درون ظرف بگذارید و ظرف را نیز درون گریل یا فر از قبل گرم شده قرار دهید.
• مرحله 4: زمان بازیابی برای هر نوع مولکولارسیو متفاوت است؛ اما این فرآیند می‌تواند بین 2 تا 8 ساعت طول بکشد. هر نیم ساعت جاذب‌ها را هم بزنید.
• مرحله 5 : پس از بازیابی اجازه دهید که مواد حداقل به مدت یک ساعت خنک شوند.

مرحله 6: جاذب‌های شما آماده استفاده هستند و شما می‌توانید در صورت لزوم این چرخه را تکرار کنید.

فرآیند PSA

افزایش فشار فرآیند را به نفع پدیده جذب پیش می‌برد. پس یکی از راه‌های احیای جاذب‌ها این است که آن‌ها را در برج‌هایی با فشار پایین تر قرار دهیم. در این صورت فرآیند واجذب اتفاق افتاده و جاذب احیا می‌شود و می‌تواند دوباره مورد استفاده قرار گیرد. فرآیند به این صورت انجام می‌گیرد که ابتدا یک بستر در حالت جذب قرار دارد و در همین حال بستر دیگر که در سیکل قبلی اشباع شده در حال احیاست و در حالت Stand By قرار دارد.

احیا و بازیابی جاذب‌ها با روش PSA

این روش مخفف Pressure Swing Adsorption است و در آن مولکولارسیو در دو مخزن قرار می‌گیرد. در ابتدا باید هوای فشرده شده در مخزن باید در دمای 30 درجه سانتی‌گراد باشد و از مخزن عبور داده شود. مولکول‌های اکسیژن به صورت گاز از مخزن خارج می‌شوند. در این روش گاز‌ها جذب می‌شوند. هنگامی که فشار کاهش پیدا کند، گاز آزاد می‌شود.

سوالات متداول

• تفاوت احیا مولکولارسیو 3A و 4A چیست؟

فرایند احیا برای مولکولارسیو 3A و 4A شبیه به هم است اما دما و زمان مورد نیاز برای احیا ممکن است به دلیل اندازه منافذ مختلف و خواص جذب متفاوت باشد.

مولکولارسیو 3A و 4A را می‌توان با حرارت دادن به دمای بالا احیا کرد تا مولکول‌های جذب شده حذف شوند و ظرفیت جذب آن‌ها بازیابی گردد.

• چه نکاتی را برای انتخاب فرایند احیا مولکولارسیو باید در نظر گرفت؟

اگر جاذب بسیار حساس به دما باشد خب بدیهی است که فرآیندهای PSA برای احیا گزینه بهتری هستند اما این فرآیندها هزینه‌های بیشتری هم خواهند داشت و کار کردن با آن‌ها نیز کمی سخت‌تر است. بنابراین قانون کلی برای انتخاب روش احیا وجود ندارد و این موضوع تماما با شرایط پروژه وابسته است.

نتیجه‌گیری

مولکولارسیوها جزء مواد جاذب هستند و کاربردهای صنعتی بسیار مختلفی دارند. برای مثال صنایعی که به هوای فشرده کاملا خشک و تمیز نیاز دارند، از مولکولارسیوها و دیگر مواد جاذب استفاده می‌کنند. برای اینکه بیشتر با انواع مولکولارسیو و روش احیای جاذب‌ها آشنا شوید، در این مقاله درمورد مواد جاذب و نحوه احیای آن‌ها توضیح دادیم.