分子ふるいは、非常に小さく均一なサイズの孔を持つ多孔質材料です。キッチンのふるいのような働きをしますが、分子レベルで、様々なサイズの分子を含む混合ガスを分離します。孔よりも小さな分子だけが通過し、大きな分子は通過しません。分離したい分子のサイズが同じであれば、分子ふるいは極性によっても分離できます。ふるいは、水分除去用の乾燥剤や製品の劣化防止など、様々な用途で使用されています。
分子ふるいの種類
分子ふるいには、3A、4A、5A、13Xなど、様々な種類があります。これらの数値は、細孔の大きさとふるいの化学組成を定義します。カリウム、ナトリウム、カルシウムのイオンを組成に変化させることで、細孔の大きさを制御します。ふるいの種類によって、メッシュの数は異なります。メッシュ数の少ない分子ふるいは気体の分離に使用され、メッシュ数の多い分子ふるいは液体の分離に使用されます。分子ふるいのその他の重要なパラメータには、形状（粉末またはビーズ）、かさ密度、pHレベル、再生温度（活性化）、水分などがあります。
分子ふるいとシリカゲル
シリカゲルも水分除去用の乾燥剤として使用できますが、分子ふるいとは大きく異なります。両者のどちらを選ぶかは、組み立て方法、圧力変化、水分レベル、機械的な力、温度範囲など、様々な要因を考慮する必要があります。分子ふるいとシリカゲルの主な違いは以下のとおりです。
分子ふるいの吸着速度はシリカゲルよりも速いです。これは、分子ふるいが速乾性物質であるためです。
分子ふるいは、より均一な構造を持ち、水を強力に結合するため、高温ではシリカゲルよりも優れた機能を発揮します。
相対湿度が低い場合、分子ふるいの容量はシリカゲルの容量よりはるかに優れています。
分子ふるいの構造は明確で均一な細孔を有しますが、シリカゲルの構造は非晶質で不規則な細孔が多数あります。
分子ふるいを活性化する方法
分子ふるいを活性化するには、超高温にさらすことが基本条件であり、吸着質が蒸発するのに十分な温度が必要です。温度は、吸着対象物質と吸着剤の種類によって異なります。前述のふるいの種類では、170～315℃（338～600°F）の一定温度範囲が必要です。吸着対象物質と吸着剤の両方がこの温度で加熱されます。真空乾燥は、火炎乾燥に比べて比較的低温で、より迅速にこれを実現できる方法です。
活性化したふるいは、パラフィルムを二重に巻いたガラス容器に入れて保管できます。これにより、最大6ヶ月間活性化状態を維持できます。ふるいが活性化しているかどうかを確認するには、手袋をはめた状態でふるいを手に持ち、水を加えてください。完全に活性化している場合は、温度が著しく上昇し、手袋をはめていてもふるいを持つことができません。
分子ふるいの活性化プロセスには高温と化学物質の取り扱いが伴い、それに伴うリスクがあるため、PPE キット、手袋、安全メガネなどの安全装置の使用が推奨されます。
投稿日時: 2023年5月30日
