زئولیت اکسیژن ساز چیست؟

زئولیت اکسیژن ساز چیست؟

مقدمه: جاذب های سطحی مواد متخلخل در اندازه آنگستروم هستند که با جذب انتخابی مولکول عنصر هدف باعث پاکسازی جریان گاز و یا مایع می گردند. برخی از شناخته شده ترین جاذب های سطحی مولکولارسیو ، آلومینا اکتیو و کربن اکتیو هستند که امروزه در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله سعی شده است بر زئولیت مصنوعی یا همان مولکولارسیو متمرکز شویم و کاربرد آن را در صنایع پزشکی مورد بحث قرار دهیم.

زئولیت مولکولارسیو شرکت پتروتات برای دستگاه های اکسیژن ساز

زئولیت نوعی ماده معدنی است و در صنایع کاربرد دارد اما مولکولارسیو نوعی زئولیت مصنوعی از آلومینو سیلیکات ساخته شده است که یکی از تخصصی ترین و مهم ترین کاربردها در دستگاه های تولید اکسیژن می باشد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و دنیای پزشکی، بیماران می توانند به راحتی در منزل درمان شوند. دو نوع اکسیژن ساز بیمارستانی یا صنعتی و خانگی وجود دارد. زئولیت همچنین در روش PSA برای هر دو مدل قابل استفاده است. زئولیت دارای سطح ویژه بالا و تخلخل بالا می باشد. در زیر قصد داریم در مورد زئولیت اکسیژن ساز بیشتر صحبت کنیم تا بیشتر با آن آشنا شوید و بتوانید از این اطلاعات کامل و جامع استفاده کنید.

زئولیت اکسیژن ساز خانگی چگونه کار می کند؟

زئولیت به طور کلی به دو دسته سنتزی و طبیعی تقسیم می شود. از نوع سنتزی آن برای دستگاه های اکسیژن ساز بیمارستانی و خانگی استفاده می شود. این ماده نقش بسیار بالایی در تولید اکسیژن دارد. دستگاه اکسیژن ساز هوای محیط را از زئولیت عبور می دهد که در نتیجه هوای داخل دستگاه به طور کامل برای بیمار فیلتر و تصفیه می شود. ساختار زئولیت نیز به صورت کروی است که می تواند اکسیژن هوا را که از سایر گازهای موجود در آن می گیرد جدا کرده و اکسیژن خالص تولید کند.

ساخت یک اکسیژن ساز قابل حمل برای بیماران مبتلا به مشکلات تنفسی از اهمیت بالایی برخوردار است. خروجی تغلیظ کننده اکسیژن جریانی از 90 درصد حجمی اکسیژن غنی شده در یک سیکل پیوسته جذب و دفع (زمان چرخه 90 ثانیه) است. اندازه ستون جذب 3 سانتی متر قطر و 20 سانتی متر طول دارد. یک زئولیت لیتیومی به عنوان جاذب برای جذب انتخابی نیتروژن از هوا استفاده می شود.

پتروتات زئولیت مولکولارسیو های تخصصی و شناخته شده ای را با گرید OXY-13 ، 13X-HP و OXY-LXP برای تولید اکسیژن پزشکی توسط اکسیژن ساز تامین می کند.

هنگامی که هوا از بستر جاذب عبور می کند ، مولکول هایی مانند نیتروژن ، آب ، دی اکسید کربن ، مونوکسید کربن ، بخار اسیدی ، و هیدروکربن ها به طور انتخابی توسط این محصولات تخصصی پتروتات جذب می شوند. بر این اساس ، اکسیژن پزشکی توسط اکسیژن ساز بیمارستانی و یا خانگی با خلوص بالا و راندمان عالی تولید می شود.

تفاوت زئولیت سدیمی (Na) و زئولیت لیتیومی (LiX) چیست؟

زئولیت‌ها آلومینوسیلیکات‌های کریستالی هستند که دارای یک چارچوب سه‌بعدی از واحدهای چهار وجهی SiO2 و Al2O3 هستند که در آن برخی از واحدهای چهار وجهی با کاتیون‌هایی مانند سدیم (Na+)، لیتیوم (Li+) پر شده‌اند.

به طور کلی در حالی که هر دو زئولیت Na و زئولیت LiX زئولیت هایی هستند که برای کاربردهای مختلف استفاده می شوند و تفاوت آنها در کاتیون موجود است که آنها را برای اهداف مختلف مناسب می کند.

تفاوت دیگر زئولیت Na و زئولیت LiX ساختار آنهاست. زئولیت‌ها آرایش منظمی از اتم‌های چارچوب خود دارند که در نتیجه ساختار منفذی منحصر به ‌فردی ایجاد می‌کند که آنها را قادر می‌سازد تا به طور انتخابی مولکول‌های خاصی را جذب کنند. ساختار منافذ زئولیت ها به اندازه کاتیونی بستگی دارد که حفره های چارچوب زئولیت را پر می کند.

ساختار منافذ زئولیت‌های Na معمولاً بزرگ است و کانال ‌های منافذ را می‌توان به راحتی توسط مولکول‌ها یا یون‌های بزرگ در دسترس قرار داد. در مقابل ، زئولیت‌ های LiX دارای منافذ کوچک ‌تر هستند و اندازه کاتیون در چارچوب زئولیت معمولاً کوچک‌تر است. در نتیجه ، زئولیت‌های LiX دارای گزینش پذیری بالاتری برای مولکول‌ها یا یون‌های کوچکی هستند که می‌توانند در ساختار منافذ کوچک ‌تر قرار بگیرند.

تفاوت دیگر بین زئولیت Na و زئولیت LiX روش تهیه آنها است. تهیه زئولیت Na نسبتاً ساده است و می تواند از طریق تبادل یونی انجام شود. در مقایسه ، سنتز زئولیت LiX پیچیده‌تر است و معمولاً شامل چندین مرحله برای ترکیب لیتیوم در ساختار زئولیت است.

مولکولارسیو چیست؟

مولکولارسیو (Molecular Sieve) نوعی زئولیت است و یکی از موثرترین مواد جاذب برای جداسازی رطوبت از گاز ها و هوای فشرده، جداسازی گازها از یکدیگر و جداسازی آب از مایعات و گازها می باشد و به عنوان غربال مولکولی نیز شناخته می شود.

مولکولارسیو ها جاذب هایی متشکل از آلومینا سیلیکات کریستالی (زئولیت) و clay می باشند که  مولکول های آن از ساختارهایی به شکل چارچوب (framework) ساخته شده اند. فاز فعال جاذب زئولیت است که از کاتیون های تک ظرفیتی و دو ظرفیتی از گروه فلزات قلیایی خاکی ساخته شده است. جهت تنظیم مشخصات مکانیکی جاذب از مقدار کمی clay که به عنوان چسب (binder) عمل می کند ، استفاده می شود.

مولکولارسیو ها در حالت عادی قابلیت جذب رطوبت به میزان 18تا 22 درصد وزنی خود را دارد. در مولکولارسیو کاتیون هایی مانند کلسیم ، سدیم و پتاسیم وجود دارد که ظرفیت جذب سطحی بالای آنها از طریق نیروهای یونی قوی باعث جذب مقدار زیادی آب و ناخالصی ها از هوا و گازها می شود.

یکی از مشخصه های مهم مولکولارسیو ، ساختار داخلی و سه بعدی آلومینو-سیلیکات آن است. این ساختار به صورت حفره های منظم و تخلخل های یکنواخت است و این خصوصیات ساختاری باعث افزایش میزان انتخاب پذیری (Selectivity) جاذب و ایجاد قدرت بالا در جذب و جداسازی می شود.

ساختار کریستالی زئولیت مولکولارسیو خاصیت انتخاب پذیری (Selectivity) را در آن ایجاد می کند. این ساختار به وسیله کانال ها و دهانه های حفرات با ابعاد مشخص و یکنواخت به هم متصل می شود. بنابراین نحوه جذب مولکولی به این صورت است که مولکول هایی که ابعاد و اندازه مناسبی نسبت به اندازه کانال ها و حفره ها دارند بتوانند وارد سطح حفره داخلی شده و جذب شوند.

یعنی در هنگام عبور مایع و گاز ، مولکولارسیو اجازه عبور ذرات بزرگتر را می دهد و ذرات کوچکتر را جذب می کند. 

در نتیجه ، توانایی جداسازی مولکول ها به دلیل این منافذ و کانال های یکسان است. اما باید بدانیم وقتی مولکولارسیو به حد اشباع رسید فرآیند احیا باید آغاز شود. این فرآیند با حرارت دادن مولکولارسیو در دمای 130 تا 250 درجه سانتیگراد همراه است.

آلومینا اکتیو چیست؟

آلومینا اکتیو یا آلومینای فعال ماده کروی شکل متخلخلی است که از اکسید آلومینیوم (AL2O3) تشکیل شده است. مشخصه اصلی این مواد تخلخل زیاد تا حدود 350 – 415 متر مربع در هر گرم در حین برخورداری از مقاومت مکانیکی یا crush   و  strength  بالا می‌باشد. از دیگر خصوصیات این ماده مقاومت بالای حرارتی و شیمیایی آن است که موجب افزایش قابل توجه کاربرد آن در صنایع مختلف شده است.

آلومینا اکتیو یک جاذب رطوبت قوی که به دلیل داشتن سطح ویژه بالا ظرفیت جذب بالایی داشته و تا نقطه شبنم 50- درجه سانتی گراد قابلیت رطوبت زدایی دارد.

از آلومینا اکتیو بیشتر به عنوان دسیکانت برای جذب رطوبت از هوای فشرده در خشک کن های جذبی به روش PSA و یا به عنوان کاتالیست بازیافت گوگرد در واحد های کلاوس (CLAUS)  استفاده می شود.

آلومینا اکتیو می‌تواند به عنوان دسیکانت در فرآیند جذب رطوبت از هوای فشرده استفاده شود. همچنان که هوای مرطوب از میان مواد جاذب عبور می‌کند، مولکول‌های آب درون ساختار متخلخل جاذب به دام افتاده و در نهایت هوای خشک از بستر جاذب خارج می‌گردد.

آلومینا اکتیو (آلومینای فعال) تأمین شده از سوی شرکت پتروتات می‌تواند رطوبت را از هوا تا ۲۰٪ وزنی خودش در رطوبت نسبی ۵۰٪  جذب کند. این امر موجب می‌گردد که نقطه شبنم هوای خروجی بسته به شرایط فرآیندی تا ۵۰- درجه‌ سانتی‌گراد کاهش یابد. از دیگر مزایای آلومینا اکتیو شرکت پتروتات عمر مفید بالای آن به دلیل مقاومت مکانیکی مطلوبش است. این جاذب معمولا در اثر کاهش فشار درایرهای جذبی PSA رطوبت خود را دفع کرده و احیاء می‌گردند.

آلومینا اکتیو  در اندازه های مختلف موجود است که متداول ترین اندازه مورد استفاده 3 تا 5 میلی متر است. اندازه 5 تا 8 میلی متر به طور کلی به عنوان بستر برای خشک کن های بسیار بزرگ یا به عنوان بستر محافظ برای سایر لایه های جاذب مانند مولکولارسیو استفاده می شود.