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Grafik Chemie, chemische Elemente vor einer Chemieanlage bei Nacht

KATALYSATOREN UND CHEMISCHE SPEZIALITÄTEN

Molekularsieb

Molekularsiebe gehören zur Gruppe der Zeolithe. Diese aus Aluminiumsilikaten bestehenden Materialien dienen dazu, Moleküle nach ihrer Größe oder Form zu trennen. Der Begriff „Molekularsieb“ leitet sich von der Fähigkeit dieser Materialien ab, Moleküle basierend auf ihrer molekularen Dimension auszusieben.

Ein wesentliches Merkmal von Molekularsieben ist ihre definierte Porengröße, die typischerweise im Bereich von 3 bis 10 Å (0.3 bis 1 nm) liegt. Diese Porengröße bestimmt, welche Moleküle adsorbiert oder ausgeschlossen werden, was sie zu einer idealen Wahl für die selektive Trennung von Gasen und Flüssigkeiten macht.

Die Molekularsiebe werden in Typ A und Typ X unterteilt, wobei sie sich hauptsächlich durch ihre Struktur und Zusammensetzung unterscheiden:

A-Typ: Der A-Typ basiert auf einer kubischen Kristallstruktur und weist Porengrößen auf, die typischerweise in einem engeren Bereich von 3 Å bis 5 Å variieren. Diese Struktur ist besonders effizient für die Trocknung und die selektive Trennung kleiner Moleküle geeignet.

X-Typ: Der X-Typ hat eine faujasitartige Struktur mit größeren Poren, die bei etwa 10 Å liegen. Diese größere Porengröße ermöglicht die Adsorption größerer Moleküle, weshalb Molekularsiebe vom Typ X häufig für die Abscheidung von CO₂ oder die Trennung größerer organischer Moleküle verwendet werden.

Im Kontext von Molekularsieben bezeichnet der Begriff „Modul“ die spezifische Art und Weise, wie die Zeolithstruktur (das Gerüst aus Aluminiumsilikaten) aufgebaut ist. Ein Modul beschreibt dabei das Verhältnis von Silizium- zu Aluminiumatomen in der Struktur. Dieses Verhältnis beeinflusst die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Molekularsiebs, wie zum Beispiel:

Säurestärke: Ein höherer Siliziumanteil führt zu geringerer Säurestärke.

Hydrophilie/Hydrophobie: Zeolithe mit einem höheren Aluminiumgehalt sind hydrophiler, während solche mit einem höheren Siliziumgehalt hydrophober sind.

Thermische Stabilität: Molekularsiebe mit einem höheren Siliziumanteil sind thermisch stabiler und widerstandsfähiger gegenüber hohen Temperaturen.

Durch die Anpassung des Moduls kann die Leistung des Molekularsiebs für spezifische Anwendungen optimiert werden, wie beispielsweise die Trocknung, die Trennung von Kohlenwasserstoffen oder die CO₂-Abscheidung.

Es ist ersichtlich, dass Molekularsiebe eine entscheidende Rolle in verschiedenen Industrien spielen. Einige typische Vertreter und ihre Anwendungen sind:

3A: Porengröße von 3 Å. Geeignet für die Trocknung von Gasen in der Chemie oder als Kondensationsverhinderer in doppelt verglasten Fenstern.

4A: Porengröße von 4 Å. Ideal zur Entfernung von Wasser aus organischen Lösungsmitteln oder Gasströmen.

13X: Porengröße von etwa 10 Å. Häufig verwendet für die CO₂-Abscheidung.

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