غربال‌های مولکولی چگونه کار می‌کنند؟

غربال مولکولی ماده‌ای متخلخل است که سوراخ‌های بسیار کوچک و یکنواختی دارد. این ماده مانند الک آشپزخانه عمل می‌کند، با این تفاوت که در مقیاس مولکولی، مخلوط‌های گازی حاوی مولکول‌های چند اندازه را جدا می‌کند. فقط مولکول‌های کوچکتر از منافذ می‌توانند از آن عبور کنند؛ در حالی که مولکول‌های بزرگتر مسدود می‌شوند. اگر مولکول‌هایی که می‌خواهید جدا کنید، اندازه یکسانی داشته باشند، یک غربال مولکولی می‌تواند بر اساس قطبیت نیز جداسازی شود. غربال‌ها در کاربردهای متنوعی به عنوان جاذب رطوبت استفاده می‌شوند و به جلوگیری از تخریب محصولات کمک می‌کنند.

انواع غربال‌های مولکولی

غربال‌های مولکولی در انواع مختلفی مانند 3A، 4A، 5A و 13X عرضه می‌شوند. مقادیر عددی، اندازه منافذ و ترکیب شیمیایی غربال را تعریف می‌کنند. یون‌های پتاسیم، سدیم و کلسیم در ترکیب تغییر می‌کنند تا اندازه منافذ کنترل شود. تعداد مش‌ها در غربال‌های مختلف متفاوت است. یک غربال مولکولی با تعداد مش کمتر برای جداسازی گازها و یک غربال با مش بیشتر برای مایعات استفاده می‌شود. سایر پارامترهای مهم غربال‌های مولکولی شامل شکل (پودر یا دانه)، چگالی حجمی، سطح pH، دمای احیا (فعال‌سازی)، رطوبت و غیره است.

غربال مولکولی در مقابل ژل سیلیکا

سیلیکاژل همچنین می‌تواند به عنوان یک جاذب رطوبت استفاده شود، اما با غربال مولکولی بسیار متفاوت است. عوامل مختلفی که می‌توان هنگام انتخاب بین این دو در نظر گرفت عبارتند از گزینه‌های مونتاژ، تغییرات فشار، سطح رطوبت، نیروهای مکانیکی، محدوده دما و غیره. تفاوت‌های کلیدی بین غربال مولکولی و سیلیکاژل عبارتند از:

سرعت جذب یک غربال مولکولی بیشتر از ژل سیلیکا است. دلیل این امر این است که غربال یک عامل خشک شونده سریع است.

یک غربال مولکولی در دماهای بالا بهتر از ژل سیلیکا عمل می‌کند، زیرا ساختار یکنواخت‌تری دارد که آب را به شدت به خود جذب می‌کند.

در رطوبت نسبی پایین، ظرفیت یک غربال مولکولی بسیار بهتر از ژل سیلیکا است.

ساختار یک غربال مولکولی مشخص و دارای منافذ یکنواخت است، در حالی که ساختار سیلیکاژل آمورف و دارای منافذ نامنظم متعدد است.

نحوه فعال کردن غربال‌های مولکولی

برای فعال کردن غربال‌های مولکولی، نیاز اساسی، قرار گرفتن در معرض دماهای بسیار بالا است و گرما باید به اندازه‌ای باشد که ماده جذب‌شونده تبخیر شود. دما با توجه به مواد جذب‌شونده و نوع جاذب متفاوت خواهد بود. برای انواع غربال‌هایی که قبلاً مورد بحث قرار گرفتند، محدوده دمایی ثابت ۱۷۰-۳۱۵ درجه سانتیگراد (۳۳۸-۶۰۰ درجه فارنهایت) مورد نیاز است. هم ماده جذب‌شونده و هم جاذب در این دما گرم می‌شوند. خشک کردن در خلاء روشی سریع‌تر برای انجام این کار است و در مقایسه با خشک کردن شعله به دمای نسبتاً کمتری نیاز دارد.

پس از فعال شدن، الک‌ها را می‌توان در یک ظرف شیشه‌ای با یک پارافیلم دولایه نگهداری کرد. این کار آنها را تا شش ماه فعال نگه می‌دارد. برای بررسی فعال بودن الک‌ها، می‌توانید آنها را در حالی که دستکش پوشیده‌اید در دست بگیرید و به آنها آب اضافه کنید. اگر کاملاً فعال باشند، دما به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و حتی با پوشیدن دستکش نیز نمی‌توانید آنها را در دست بگیرید.

استفاده از تجهیزات ایمنی مانند کیت‌های PPE، دستکش و عینک ایمنی توصیه می‌شود زیرا فرآیند فعال‌سازی غربال‌های مولکولی شامل مقابله با دماهای بالا و مواد شیمیایی و خطرات مرتبط با آن است.