Saringan molekuler adalah material dengan pori-pori (lubang yang sangat kecil) berukuran seragam.

Saringan molekuler adalah material dengan pori-pori (lubang yang sangat kecil) berukuran seragam. Diameter pori-pori ini ukurannya mirip dengan molekul kecil, sehingga molekul besar tidak dapat masuk atau terserap, sedangkan molekul yang lebih kecil dapat masuk. Saat campuran molekul bermigrasi melalui lapisan stasioner zat semi-padat berpori yang disebut saringan (atau matriks), komponen dengan berat molekul tertinggi (yang tidak dapat masuk ke dalam pori-pori molekuler) akan meninggalkan lapisan terlebih dahulu, diikuti oleh molekul yang ukurannya semakin kecil. Beberapa saringan molekuler digunakan dalam kromatografi eksklusi ukuran, teknik pemisahan yang memilah molekul berdasarkan ukurannya. Saringan molekuler lainnya digunakan sebagai pengering (beberapa contohnya termasuk arang aktif dan gel silika).
Diameter pori saringan molekuler diukur dalam angstrom (Å) atau nanometer (nm). Menurut notasi IUPAC, material mikropori memiliki diameter pori kurang dari 2 nm (20 Å) dan material makropori memiliki diameter pori lebih besar dari 50 nm (500 Å); kategori mesopori berada di tengah dengan diameter pori antara 2 dan 50 nm (20–500 Å).
Bahan-bahan
Saringan molekuler dapat berupa material mikropori, mesopori, atau makropori.
Bahan mikropori (
●Zeolit ​​(mineral aluminosilikat, jangan disamakan dengan aluminium silikat)
●Zeolit ​​LTA: 3–4 Å
●Kaca berpori: 10 Å (1 nm), dan seterusnya
●Karbon aktif: 0–20 Å (0–2 nm), dan seterusnya
●Tanah Liat
●Campuran montmorillonit
●Halloysite (endellite): Terdapat dua bentuk umum yang ditemukan; ketika terhidrasi, lempung ini menunjukkan jarak antar lapisan sebesar 1 nm, dan ketika dehidrasi (meta-halloysite) jaraknya adalah 0,7 nm. Halloysite secara alami terdapat sebagai silinder kecil dengan diameter rata-rata 30 nm dan panjang antara 0,5 dan 10 mikrometer.
Material mesopori (2–50 nm)
Silikon dioksida (digunakan untuk membuat gel silika): 24 Å (2,4 nm)
Material makropori (>50 nm)
Silika makropori, 200–1000 Å (20–100 nm)
Aplikasi[edit]
Saringan molekuler sering digunakan dalam industri perminyakan, terutama untuk mengeringkan aliran gas. Misalnya, dalam industri gas alam cair (LNG), kandungan air dalam gas perlu dikurangi hingga kurang dari 1 ppmv untuk mencegah penyumbatan yang disebabkan oleh es atau klatrat metana.
Di laboratorium, saringan molekuler digunakan untuk mengeringkan pelarut. "Saringan" telah terbukti lebih unggul daripada teknik pengeringan tradisional, yang sering menggunakan desikan yang agresif.
Dengan istilah zeolit, saringan molekuler digunakan untuk berbagai aplikasi katalitik. Mereka mengkatalisis isomerisasi, alkilasi, dan epoksidasi, dan digunakan dalam proses industri skala besar, termasuk hidrokraking dan perengkahan katalitik fluida.
Filter ini juga digunakan dalam penyaringan pasokan udara untuk alat bantu pernapasan, misalnya yang digunakan oleh penyelam dan petugas pemadam kebakaran. Dalam aplikasi tersebut, udara disuplai oleh kompresor udara dan dilewatkan melalui filter kartrid yang, tergantung pada aplikasinya, diisi dengan saringan molekuler dan/atau karbon aktif, yang akhirnya digunakan untuk mengisi tangki udara pernapasan. Penyaringan semacam itu dapat menghilangkan partikulat dan produk buangan kompresor dari pasokan udara pernapasan.
Persetujuan FDA.
FDA AS, per tanggal 1 April 2012, telah menyetujui natrium aluminosilikat untuk kontak langsung dengan barang konsumsi berdasarkan 21 CFR 182.2727. Sebelum persetujuan ini, Uni Eropa telah menggunakan saringan molekuler dengan produk farmasi dan pengujian independen menunjukkan bahwa saringan molekuler memenuhi semua persyaratan pemerintah, tetapi industri tersebut tidak bersedia mendanai pengujian mahal yang diperlukan untuk mendapatkan persetujuan pemerintah.
Regenerasi
Metode regenerasi saringan molekuler meliputi perubahan tekanan (seperti pada konsentrator oksigen), pemanasan dan pembersihan dengan gas pembawa (seperti saat digunakan dalam dehidrasi etanol), atau pemanasan di bawah vakum tinggi. Suhu regenerasi berkisar dari 175 °C (350 °F) hingga 315 °C (600 °F) tergantung pada jenis saringan molekuler. Sebaliknya, gel silika dapat diregenerasi dengan memanaskannya dalam oven biasa hingga 120 °C (250 °F) selama dua jam. Namun, beberapa jenis gel silika akan "meledak" ketika terpapar air dalam jumlah yang cukup. Hal ini disebabkan oleh pecahnya bola-bola silika saat bersentuhan dengan air.

Model	Diameter pori (Angstrom)	Kepadatan curah (g/ml)	Air yang terserap (% b/b)	Keausan atau abrasi, W(% b/b)	Penggunaan
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Pengeringandariperengkahan minyak bumigas dan alkena, adsorpsi selektif H2O dalamkaca isolasi (IG)dan poliuretan, pengeringanbahan bakar etanoluntuk dicampur dengan bensin.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorpsi air padanatrium aluminosilikatyang disetujui FDA (lihatdi bawah) digunakan sebagai saringan molekuler dalam wadah medis untuk menjaga agar isinya tetap kering dan sebagaiaditif makananmemilikiNomor EE-554 (agen anti-penggumpalan); Lebih disukai untuk dehidrasi statis dalam sistem cairan atau gas tertutup, misalnya, dalam pengemasan obat-obatan, komponen listrik, dan bahan kimia yang mudah rusak; penyerapan air dalam sistem pencetakan dan plastik serta pengeringan aliran hidrokarbon jenuh. Spesies yang terserap meliputi SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, dan C3H6. Umumnya dianggap sebagai agen pengering universal dalam media polar dan nonpolar;[12]pemisahangas alamDanalkena, adsorpsi air pada material yang tidak sensitif terhadap nitrogenpoliuretan
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Penghilangan lemak dan penurunan titik tuangpenerbangan minyak tanahDandiesel, dan pemisahan alkena
5Å kecil yang diperkaya oksigen	5	0,4–0,8	≥23		Dirancang khusus untuk generator oksigen medis atau kesehatan.(Sumber kutipan diperlukan)]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Pengeringan dan pemurnian udara;dehidrasiDandesulfurisasigas alam dangas minyak bumi cair;oksigenDanhidrogenproduksi olehadsorpsi ayunan tekananproses
10X	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Sorpsi berefisiensi tinggi, digunakan dalam pengeringan, dekarburisasi, desulfurisasi gas dan cairan serta pemisahanhidrokarbon aromatik
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Pengeringan, penghilangan sulfur, dan pemurnian gas minyak bumi dan gas alam.
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Dekarburisasidan pengeringan dalam industri pemisahan udara, pemisahan nitrogen dari oksigen dalam konsentrator oksigen
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Pemanis(penghapusantiol) daribahan bakar penerbangandan yang sesuaihidrokarbon cair

Kemampuan adsorpsi

3Å

Rumus kimia perkiraan: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O

Rasio silika-alumina: SiO2/ Al2O3≈2

Produksi

Saringan molekuler 3A diproduksi melalui pertukaran kation.kaliumuntuksodiumpada saringan molekuler 4A (Lihat di bawah)

Penggunaan

Saringan molekuler 3Å tidak menyerap molekul yang diameternya lebih besar dari 3 Å. Karakteristik saringan molekuler ini meliputi kecepatan adsorpsi yang cepat, kemampuan regenerasi yang sering, ketahanan terhadap penghancuran yang baik, danketahanan terhadap polusiFitur-fitur ini dapat meningkatkan efisiensi dan masa pakai saringan. Saringan molekuler 3Å merupakan bahan pengering yang dibutuhkan dalam industri perminyakan dan kimia untuk pemurnian minyak, polimerisasi, dan pengeringan mendalam gas-cair kimia.

Saringan molekuler 3Å digunakan untuk mengeringkan berbagai macam material, sepertietanol, udara,zat pendingin,gas alamDanhidrokarbon tak jenuhYang terakhir termasuk gas hasil per cracking,asetilen,etilena,propilenaDanbutadiena.

Saringan molekuler 3Å digunakan untuk menghilangkan air dari etanol, yang kemudian dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar hayati atau secara tidak langsung untuk menghasilkan berbagai produk seperti bahan kimia, makanan, farmasi, dan banyak lagi. Karena distilasi normal tidak dapat menghilangkan semua air (produk sampingan yang tidak diinginkan dari produksi etanol) dari aliran proses etanol karena pembentukan suatuazeotropPada konsentrasi sekitar 95,6 persen berdasarkan berat, butiran saringan molekuler digunakan untuk memisahkan etanol dan air pada tingkat molekuler dengan cara menyerap air ke dalam butiran dan memungkinkan etanol untuk lewat dengan bebas. Setelah butiran terisi penuh dengan air, suhu atau tekanan dapat dimanipulasi, sehingga air dapat dilepaskan dari butiran saringan molekuler.[15]

Saringan molekuler 3Å disimpan pada suhu ruangan, dengan kelembapan relatif tidak lebih dari 90%. Saringan tersebut disegel di bawah tekanan rendah, dan dijauhkan dari air, asam, dan basa.

4Å

Rumus kimia: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Rasio silikon-aluminium: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Produksi

Produksi saringan 4Å relatif mudah karena tidak memerlukan tekanan tinggi maupun suhu yang sangat tinggi. Biasanya larutan berair darinatrium silikatDannatrium aluminatdigabungkan pada suhu 80 °C. Produk yang diresapi pelarut "diaktifkan" dengan "dipanggang" pada suhu 400 °C. Saringan 4A berfungsi sebagai pendahulu saringan 3A dan 5A melaluipertukaran kationdarisodiumuntukkalium(untuk 3A) ataukalsium(untuk 5A)

Penggunaan

Pelarut pengering

Saringan molekuler 4Å banyak digunakan untuk mengeringkan pelarut laboratorium. Saringan ini dapat menyerap air dan molekul lain dengan diameter kritis kurang dari 4 Å seperti NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, dan C2H4. Saringan ini banyak digunakan dalam pengeringan, pemurnian, dan penyulingan cairan dan gas (seperti pembuatan argon).

 

Aditif agen poliester[sunting]

Saringan molekuler ini digunakan untuk membantu deterjen karena dapat menghasilkan air demineralisasi melaluikalsiumPertukaran ion, menghilangkan dan mencegah pengendapan kotoran. Mereka banyak digunakan untuk menggantikanfosforSaringan molekuler 4Å memainkan peran utama untuk menggantikan natrium tripolifosfat sebagai bahan pembantu deterjen guna mengurangi dampak lingkungan dari deterjen. Ia juga dapat digunakan sebagai...sabunagen pembentuk dan dipasta gigi.

Pengolahan limbah berbahaya

Saringan molekuler 4Å dapat memurnikan air limbah dari spesies kationik sepertiamoniumion Pb2+, Cu2+, Zn2+ dan Cd2+. Karena selektivitasnya yang tinggi terhadap NH4+, ion-ion ini telah berhasil diterapkan di lapangan untuk memerangieutrofikasidan efek lainnya di perairan akibat kelebihan ion amonium. Saringan molekuler 4Å juga telah digunakan untuk menghilangkan ion logam berat yang ada di air akibat aktivitas industri.

Tujuan lainnya

Ituindustri metalurgi: zat pemisah, pemisahan, ekstraksi kalium dari air garam,rubidium,sesium, dll.

Industri petrokimia,katalisator,pengering, adsorben

Pertanian:pengkondisi tanah

Obat: isi perakzeolitagen antibakteri.

5Å

Rumus kimia: 0,7CaO•0,30Na2O•Al2O3•2,0SiO2 •4,5H2O

Rasio silika-alumina: SiO2/ Al2O3≈2

Produksi

Saringan molekuler 5A diproduksi melalui pertukaran kation.kalsiumuntuksodiumpada saringan molekuler 4A (Lihat di atas)

Penggunaan

Lima-angstromSaringan molekuler (5Å) sering digunakan dalamminyak bumiindustri, khususnya untuk pemurnian aliran gas dan di laboratorium kimia untuk pemisahansenyawadan mengeringkan bahan awal reaksi. Material ini mengandung pori-pori kecil dengan ukuran yang tepat dan seragam, dan terutama digunakan sebagai adsorben untuk gas dan cairan.

Saringan molekuler lima angstrom digunakan untuk mengeringkangas alam, serta melakukandesulfurisasiDandekarbonasidari gas tersebut. Mereka juga dapat digunakan untuk memisahkan campuran oksigen, nitrogen, dan hidrogen, serta hidrokarbon n-minyak-lilin dari hidrokarbon bercabang dan polisiklik.

Saringan molekuler lima angstrom disimpan pada suhu ruangan, dengankelembaban relatifKurang dari 90% dalam tong kardus atau kemasan karton. Saringan molekuler tidak boleh langsung terpapar udara dan air, serta harus dihindari dari asam dan basa.

Morfologi saringan molekuler

Saringan molekuler tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Namun, butiran bulat memiliki keunggulan dibandingkan bentuk lain karena menawarkan penurunan tekanan yang lebih rendah, tahan terhadap abrasi karena tidak memiliki tepi yang tajam, dan memiliki kekuatan yang baik, yaitu gaya tekan yang dibutuhkan per satuan luas lebih tinggi. Beberapa saringan molekuler berbentuk butiran menawarkan kapasitas panas yang lebih rendah sehingga kebutuhan energi selama regenerasi lebih rendah.

Keuntungan lain dari penggunaan saringan molekuler berbentuk manik-manik adalah densitas curahnya biasanya lebih tinggi daripada bentuk lainnya, sehingga untuk kebutuhan adsorpsi yang sama, volume saringan molekuler yang dibutuhkan lebih sedikit. Dengan demikian, saat melakukan de-bottlenecking, seseorang dapat menggunakan saringan molekuler berbentuk manik-manik, memuat lebih banyak adsorben dalam volume yang sama, dan menghindari modifikasi wadah.