Molekularsiebe sind Materialien, die Moleküle entsprechend ihrer Größe trennen können. Diese Fähigkeit beruht auf der Existenz winziger Poren von exakter und gleichmäßiger Größe im Material, deren Durchmesser je nach Material zwischen 3 und 10 Angström beträgt. Die Moleküle, die größer als die Porengröße sind, können nicht in das Material eindringen, während Moleküle, die klein genug sind, um durchzudringen, durchaus dazu in der Lage sind. Polare Moleküle werden generell an der internen Oberfläche der Poren adsorbiert und dort eingeschlossen, während apolare Moleküle nicht zurückgehalten werden. Molekularsiebe weisen außerdem eine sehr große Oberfläche innerhalb der Poren auf (600-700 m2/g). Die am häufigsten als Molekularsiebe verwendeten Materialien sind Alumosilikate und vor allem natürliche und synthetische Zeolithe.
Molekularsiebe: typische Anwendungen
Molekularsiebe werden oft in verschiedenen technologischen Anwendungen eingesetzt:
- als Trockenmittel, um sowohl in der Industrie als auch im Labor das Wasser aus Lösungsmitteln und Gasen zu entfernen. Wasser ist ein kleines, polares Molekül, das leicht in die Poren eines entsprechend ausgewählten Molekularsiebs eindringen kann und dort eingeschlossen bleibt. Anschließend können Molekularsiebe, sobald sie gesättigt sind, generell leicht regeneriert werden, indem das adsorbierte Wasser durch Erhitzen (130-250 °C) unter Vakuum entfernt wird.
- zur Reinigung von Erdgas, wobei es viele Verwendungsmöglichkeiten gibt, wie beispielsweise die Entfernung von CO2, H2S und Stickstoffprodukten.
- zur Abtrennung verschiedener Gase, beispielsweise zur Abtrennung von linearen Alkanen von Isoalkanen in der Flüssigphase, z. B. zur Isolierung von C5-C11-Kohlenwasserstoffen aus Naphtha, oder zur Trennung von Fruktose von Saccharose und anderen Zuckern.
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