Molekyylisieveet

Molekyylisieveet ovat mikroporisia kiteisiä aineita, joiden aukot ovat tasalaatuisia ja pienikokoisia. Niiden rakennusosa on aluminosilikaatti-verkko, jossa AlO4- ja SiO4-tetraedrit muodostavat kolmiulotteisen kideverkon. Verkon negatiivinen varaus tasapainotetaan vaihdettavien kationien (esimerkiksi Na+, K+ tai Ca2+) avulla, mikä vaikuttaa sekä saisiko aineisiin kulkea aukkojen kautta että kuinka voimakkaasti ne sitoutuvat pintaan. Pore-aukkojen koko on vain muutamia angströmja, tyypillisesti noin 3–5 Å, mikä mahdollistaa molekyylien erotteleminen koon ja muodon perusteella.

Toimintaperiaate ja ominaisuudet: molekyylisieveet erottavat molekyylejä adsorptionin ja koon mukaan. Ne ovat erityisen hyödyllisiä nesteiden ja kaasujen kuivaukseen, koska vesi adsorboituu voimakkaasti ja vesimolekyylin pääsy aukkoihin on hallittua. Käyttöä voidaan tukea pienmuutoksilla kationien koostumuksessa, jolloin aukkojen koko ja kemiallinen affiniteitti sovitetaan haluttuun erotteluun.

Sovellukset ja valmistus: molekyylisieveitä valmistetaan sekä luonnon zeoliiteista että täysin synteettisistä rakenteista. Yleisiä esimerkkejä ovat zeoliitit, joiden avulla voidaan saavuttaa erilaisia pore-koon arvoja. Käytännössä ne soveltuvat kaasujen kuivaukseen (esim. luonnonkaasun ja teollisten syöttöjen kuivaus), nesteiden kuivaukseen (esim. polarisoitujen viiltojen poistaminen) sekä erotteluihin kuten hiilidioksidin poisto ja hydrokarbonien puhdistus. Regenerointi eli sietojen palauttaminen tapahtuu kuivaamalla tai puhaltamalla raittiilla kaasulla tai lämmöllä, jolloin sitoutuneet molekyylit irtoavat.

Rajoitteet: molekyylisieveet voivat menettää suorituskykyään saasteiden, kuten rikkipitoisten yhdisteiden, vaikutuksesta. Ne vaativat säännöllistä kunnossapitoa ja energiaa regenerointiin. Silti ne ovat kestäviä, tehokkaita ja uudelleenkäytettäviä erottelussa, jossa tarkka koko- ja polaarisuuselektio on keskeisessä asemassa.