Molekularsiebe sind poröse Materialien mit sehr kleinen, gleichmäßig großen Poren. Sie funktionieren ähnlich wie ein Küchensieb, nur auf molekularer Ebene, und trennen Gasgemische mit Molekülen unterschiedlicher Größe. Nur Moleküle, die kleiner als die Poren sind, können passieren; größere Moleküle werden zurückgehalten. Sind die zu trennenden Moleküle gleicher Größe, kann ein Molekularsieb auch nach Polarität trennen. Siebe werden in verschiedenen Anwendungen als Trockenmittel zur Feuchtigkeitsentfernung eingesetzt und tragen dazu bei, den Zerfall von Produkten zu verhindern.
Arten von Molekularsieben
Molekularsiebe gibt es in verschiedenen Typen wie 3A, 4A, 5A und 13X. Die Zahlenwerte definieren die Porengröße und die chemische Zusammensetzung des Siebs. Die Zusammensetzung mit Kalium-, Natrium- und Calciumionen wird variiert, um die Porengröße zu steuern. Verschiedene Siebe weisen unterschiedliche Maschenweiten auf. Molekularsiebe mit einer geringeren Maschenweite werden zur Gastrennung, solche mit einer höheren Maschenweite zur Flüssigkeitstrennung eingesetzt. Weitere wichtige Parameter von Molekularsieben sind die Darreichungsform (Pulver oder Kügelchen), die Schüttdichte, der pH-Wert, die Regenerationstemperatur (Aktivierung), der Feuchtigkeitsgehalt usw.
Molekularsieb vs. Kieselgel
Kieselgel kann zwar auch als Trockenmittel zur Feuchtigkeitsentfernung eingesetzt werden, unterscheidet sich aber deutlich von einem Molekularsieb. Bei der Wahl zwischen den beiden Materialien spielen verschiedene Faktoren eine Rolle, wie z. B. Montageoptionen, Druckänderungen, Feuchtigkeitsgehalt, mechanische Belastungen, Temperaturbereich usw. Die wichtigsten Unterschiede zwischen einem Molekularsieb und Kieselgel sind:
Die Adsorptionsrate eines Molekularsiebs ist höher als die von Kieselgel. Dies liegt daran, dass das Sieb ein schnell trocknendes Mittel ist.
Ein Molekularsieb funktioniert bei hohen Temperaturen besser als Kieselgel, da es eine gleichmäßigere Struktur aufweist, die Wasser stark bindet.
Bei niedriger relativer Luftfeuchtigkeit ist die Kapazität eines Molekularsiebs weitaus besser als die von Kieselgel.
Die Struktur eines Molekularsiebs ist definiert und weist einheitliche Poren auf, wohingegen die Struktur von Kieselgel amorph ist und zahlreiche unregelmäßige Poren aufweist.
Wie man Molekularsiebe aktiviert
Zur Aktivierung von Molekularsieben ist die Einwirkung extrem hoher Temperaturen erforderlich. Die Hitze muss so hoch sein, dass das Adsorbat verdampft. Die benötigte Temperatur variiert je nach Adsorptionsmaterial und Adsorptionsmittel. Für die zuvor beschriebenen Siebtypen ist ein konstanter Temperaturbereich von 170–315 °C (338–600 °F) erforderlich. Sowohl das Adsorptionsmaterial als auch das Adsorptionsmittel werden auf diese Temperatur erhitzt. Die Vakuumtrocknung ist hierfür eine schnellere Methode und erfordert im Vergleich zur Flammentrocknung relativ niedrigere Temperaturen.
Nach der Aktivierung können die Siebe in einem Glasbehälter mit doppelter Parafilmfolie aufbewahrt werden. So bleiben sie bis zu sechs Monate aktiv. Um die Aktivität der Siebe zu prüfen, können Sie sie mit Handschuhen in der Hand halten und Wasser hinzufügen. Sind sie vollständig aktiviert, steigt die Temperatur deutlich an, und Sie können sie selbst mit Handschuhen nicht mehr anfassen.
Die Verwendung von Schutzausrüstung wie PSA-Kits, Handschuhen und Schutzbrillen wird empfohlen, da der Aktivierungsprozess der Molekularsiebe den Umgang mit hohen Temperaturen und Chemikalien sowie die damit verbundenen Risiken beinhaltet.
Veröffentlichungsdatum: 30. Mai 2023
