モレキュラーシーブスはどのように機能しますか?

モレキュラーシーブは、非常に小さく均一なサイズの穴を持つ多孔質材料です。分子スケールを除けばキッチンふるいのように機能し、複数のサイズの分子を含むガス混合物を分離します。細孔よりも小さい分子のみが通過できます。一方、より大きな分子はブロックされます。分離したい分子が同じサイズの場合、モレキュラーシーブは極性によっても分離できます。ふるいは水分を除去する乾燥剤としてさまざまな用途に使用され、製品の劣化を防ぎます。

モレキュラーシーブスの種類

モレキュラーシーブには、3A、4A、5A、13X などのさまざまなタイプがあります。数値は、ふるいの細孔のサイズと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は、細孔のサイズを制御するために組成物中で変更されます。ふるいごとにメッシュの数が異なります。気体の分離にはメッシュ数の少ないモレキュラーシーブが使用され、液体にはメッシュ数の多いモレキュラーシーブが使用されます。モレキュラーシーブのその他の重要なパラメーターには、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)、水分などが含まれます。

モレキュラーシーブ vs. シリカゲル

シリカゲルは湿気を除去する乾燥剤としても使用できますが、モレキュラーシーブとは大きく異なります。2 つのどちらかを選択する際に考慮できるさまざまな要素は、組み立てオプション、圧力の変化、水分レベル、機械的力、温度範囲などです。モレキュラーシーブとシリカゲルの主な違いは次のとおりです。

モレキュラーシーブの吸着速度はシリカゲルの吸着速度よりも優れています。これは、ふるいが速乾性の物質であるためです。

モレキュラーシーブは、水を強く結合するより均一な構造を備えているため、高温ではシリカゲルよりも機能します。

相対湿度が低い場合、モレキュラーシーブの能力はシリカゲルの能力よりもはるかに優れています。

モレキュラーシーブの構造は明確で均一な細孔を持っていますが、シリカゲルの構造は非晶質で多数の不規則な細孔を持っています。

モレキュラーシーブスをアクティブにする方法

モレキュラーシーブを活性化するには、基本的な要件は超高温にさらすことであり、熱は吸着質が蒸発するのに十分な高さである必要があります。温度は吸着される物質や吸着剤の種類によって異なります。前述の種類のふるいには、170 ～ 315oC (338 ～ 600oF) の一定の温度範囲が必要です。吸着される物質と吸着剤の両方がこの温度で加熱されます。真空乾燥はこれをより迅速に行う方法であり、火炎乾燥と比較して比較的低い温度を必要とします。

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保管できます。これにより、最大 6 か月間アクティブな状態が維持されます。ふるいが活性化しているかどうかを確認するには、手袋をしたまま手に持ち、水を加えます。完全に活動すると温度がかなり上がり、手袋をしていても持てなくなります。

モレキュラーシーブの活性化プロセスには高温や化学物質、および関連するリスクへの対処が含まれるため、PPE キット、手袋、安全メガネなどの安全装備の使用が推奨されます。