تامین مواد جاذب و غربال های مولکولی (Molecular Sieve)

شرکت هوایار به عنوان تولید کننده پکیج‌های مولد نیتروژن و اکسیژن و همچنین خشک کننده‌های (درایر) جذبی از طیف گسترده‌ای از مواد جاذب استفاده می‌نماید. لذا برای ارائه سرویس‌دهی به محصولات خود و دیگر پروژه‌ها اقدام به تأمین انواع مواد جاذب و غربال‌های مولکولی از قبیل: مولکولارسیو، آلومینا فعال و کربن فعال از بهترین برندهای حال حاضر دنیا مانند UOP، AXENS، ZEOCHEM و … نموده است.

غربال های مولکولی

غربال‌های مولکولی (Molecular Sieve) جامدهای متخلخلی هستند که دارای حفرات هم شکل با ابعاد ریز می‌باشند. در این غربال‌های مولکولی اندازه حفرات برابر با اندازه مولکول‌های کوچک در یک مخلوط می‌باشد در نتیجه مولکول‌های بزرگ نمی‌توانند جذب آن ها گردند. از فرآیندهائی که در آنها از غربال‌های مولکولی استفاده می‌شود، می‌توان کروماتوگرافی و همچنین خشک کردن نام برد.
از نظر اندازه حفره‌ها می‌توان غربال‌های مولکولی را به سه دسته زیر تقسیم بندی نمود:

میکرو سایز (Microporous material) دارای حفره‌های کوچک‌تر از 20 آنگستروم مانند زئولیت‌ها، کربن فعال، خاک رس
مزو سایز (Mesoporous material) دارای حفره‌های بین 20 تا 500 آنگستروم مانند دی اکسید سیلیکون
ماکرو سایز (Macro porous material) دارای حفره‌های بزرگ‌تر از 500 آنگستروم مانند سیلیکا‌ها

غربال‌های مولکولی در صنایع مختلفی از جمله: نفت، گاز و پتروشیمی، هواسازی، فرآیندهای کاتالیستی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.مدل‌های مختلف غربال‌های مولکولی مثل 3A، 4A، 5A و … با توجه به سایز حفره‌ها، دانسیته و میزان سایش مشخص؛ قابلیت جذب درصد مشخصی از مولکول جذب شونده را دارا می‌باشند.این جاذب‌ها در اشکال مختلفی کروی، استوانه‌ای و … ساخته می‌شوند که نوع کروی آنها سبب ایجاد افت فشار کمتر در جریان سیال عبوری می‌گردد و همچنین مقاومت سایشی بهتری به نسبت اشکال دیگر دارا است.

مدل 3A

قطر حفره‌های این مدل از غربال‌های مولکولی 3 آنگستروم است و مولکول‌هائی را که اندازه آنها بیشتر از 3 آنگستروم است را جذب نمی‌کنند. دارای دانسیته بالک 0.6 تا 0.68 گرم بر سانتی‌متر مکعب هستند. مقدار جذب آب توسط این مدل 19 تا 20 درصد وزنی است، یعنی هر 100 گرم جاذب 19 تا 20 گرم آب را جذب می‌کند. میزان خراشیدگی این مدل بین 0.3 تا 0.6 درصد می‌باشد. از دیگر خصوصیات این مدل می‌توان به سرعت جذب بالا، قابلیت احیا شدن، مقاومت در برابر اصطکاک و مقاومت در برابر آلوده کننده‌ها اشاره کرد، که باعث افزایش راندمان و زمان کارائی این مدل می‌شود.
این غربال‌های مولکولی جهت خشک کردن موادی مانند اتانول، هوا، گازهای سرماساز، گاز طبیعی، هیدروکربن‌های غیر اشباع استفاده می‌شود.

مدل 4A

قطر حفره‌های این مدل از غربال‌های مولکولی 4 آنگستروم است در نتیجه مولکول آب و همچنین مولکول‌هائی را که اندازه قطر آنها کمتر از 4 آنگستروم هستند مانند C ₂H ₄، C ₂H ₆، C ₂H ₅OH، CO ₂، SO ₂، H ₂S، NH ₃را جذب می‌کند. به عنوان کمک شوینده‌ها جهت زدایش و جلوگیری از آلودگی همچنین برای شکل دادن صابون و خمیر دندادن، خالص سازی پساب‌های دارای کاتیون‌هائی مثل سرب، مس، روی و آمونیم و به طور گسترده جهت خشک کردن محلول‌ها در آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مدل 5A

قطر حفره‌های این مدل از غربال‌های مولکولی 5 آنگستروم است.
از موارد کاربرد این غربال مولکولی می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

خشک کردن و خالص سازی هوا
تولید اکسیژن و هیدروژن در فرآیند PSA جهت
رطوبت زدائی و گوگرد زدائی از گازهای طبیعی و گازهای مایع
گریس زدائی و کاهش نقطه تنزیل نفت سفید، گازوئیل، آلکن‌ها

مدل 10X

این مدل از غربال مولکولی دارای راندمان بالایی برای جذب سطحی است. در خشک کن‌ها، کربن زدائی، گوگردزدائی از گاز و مایع و جهت جداسازی هیدروکربن‌های آروماتیک استفاده شده است.

مدل 13X

مورد استفاده برای خشک کردن، گوگردزدائی و خالص سازی گازهای نفتی و گازهای طبیعی قرار می‌گیرد و در زدایش کربن و رطوبت از هوا در صنایع هوا ساز و جداسازی نیتروژن از اکسیژن در مخلوط گازی دارای اکسیژن با غلظت بالا استفاده می‌شود همچنین در شیرین سازی سوخت‌های مصرفی در صنعت هواپیمائی و هیدروکربن‌های متناظر با آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کربن فعال

کربن‌های فعال دسته‌ای از کربن‌ها هستند که تحت فرآیند خاصی تولید می‌گردند، حجم کمی از این کربن‌ها دارای سطح زیاد و همچنین توانایی جذب سطحی یا واکنش شیمیایی بالائی هستند.با توجه به اینکه دارای حفره‌ها خیلی ریزی هستند با محاسباتی که از طریق جذب سطحی گاز صورت گرفته است یک گرم از آنها دارای سطحی در حدود 3000 مترمربع می‌تواند ‌باشد.عملیات شیمیایی بر روی کربن فعال می‌تواند باعث افزایش خواص جذب گردد.
کربن فعال معمولاً از ذغال بدست می‌آید و زمانی که از ذغال استخراج شود آن را ذغال فعال می‌نامند. کک فعال نیز از کک تهیه می‌شود.

کربن فعال دارای موارد استفاده زیادی است که به تعدادی از آنها می‌توان اشاره نمود:

جداسازی نیتروزن از اکسیژن
ذخیره متان و هیدروژن
خالص سازی هوا
بازیافت حلال
استخراج کافئین
استفاده در ماسک‌های تنفسی
استفاده در فیلتر کمپرسور هوا
تهیه کلرید هیدروژن
خالص سازی طلا
استخراج فلزات
تصفیه آب
حوزه‌های پزشکی
تصفیه فاضلاب
سفیدکردن دندان‌ها

آلومینا فعال

ماده اصلی تولید آلومینا فعال، هیدروکسید آلومینیم است؛ وجود حفره‌های زیاد در این ماده سبب می‌شود که سطح هر گرم از آن تا 200 مترمربع محاسبه گردد.
آلومینا فعال از اکسید آلومینیم (Al ₂O ₃)تهیه شده است، که به دلیل وجود حفره‌های انگشتی و تونل مانندی که درون خود دارای سطح جذب بسیار بالایی به نسبت حجم خود است. همچنین اکسید آلومینیم دارای دمای ذوب بسیار بالائی در حدود 2054 درجه سانتی‌گراد است و از نظر شیمیائی بسیار پایدار است.

کاربردهای آلومینای فعال

کاتالیست

آلومینا فعال کاربرد وسیعی جهت استفاده در جذب کاتالیستی دارد. برخی از کاربردهای آن عبارت است:

جذب کاتالیستی در محصولات پلی اتیلن، تولید آب اکسیژنه (H 2 O 2 )
جذب انتخابی در بسیاری از مواد شیمیائی که شامل آرسنیک، فلور هستند
فرایند کلاوس (Claus) که جهت زدایش گوگرد از جریان گوگردی

خشک کردن (جذب رطوبت)

خشک کردن فرآیندی است که به صورت جذب سطحی صورت می‌گیرد. پس از اینکه هوای مرطوب از روی بستر آلومینا عبور داده می‌شود، مولکول‌های آب موجود در هوا داخل حفره‌های آلومینا گیر می‌افتند و در نهایت هوای خشک و عاری از رطوبت خارج می‌گردد. این فرآیند برگشت پذیر است یعنی اگر به آلومینا تا 200 درجه سانتی‌گراد دما داده شود مولکول‌های آب از داخل حفرات خارج می‌گردند. به این فرآیند احیا کردن گفته می‌شود.

جذب فلورید

آلومینا فعال به طور گسترده‌ای جهت زدایش فلورید از آب آشامیدنی استفاده می‌گردد، که می‌تواند به راحتی میزان فلورید داخل آب را از 10ppm به 1ppm کاهش بدهد. مطابق نتایج بدست آمده از تحقیقات، آلومینا فعال را بعد از استفاده جهت زدایش فلورید و اشباع شدن، می‌توان به وسیله محلول‌های قلیائی و اسیدی مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) واسید سولفوریک (H ₂So ₄) احیا نمود.

سیستم خلا

در دستگاه‌هائی که تولید خلاء بالا می‌کنند از قرار دادن آلومینا فعال در مسیر جریان جهت جلوگیری از ورود روغن به سیستم استفاده می‌گردد.

بیولوژیکی

خواص مکانیکی و عدم واکنش دهی در محیط بیولوزیکی آلومینا باعث شده از این ماده در پروتزهای بدن انسان استفاده گردد.