لا شك أن أي شخص عمل في مختبر قد تعلم مدى أهمية ذلك المذيب الجاف، لكن الحاوية التي تحتوي على «المنخل الجزيئي» الغامض في قاعها تظل ممتلئة تمامًا، ولا يتذكر أحد أنه تم تجديدها قط، أليس كذلك؟ ربما حان الوقت لتجديد تلك الحبيبات!

تُعد المناخل ابتكارًا رائعًا. 3A المناخل الجزيئية تجفف بشكل فعال كل المذيبات الشائعة باستثناء الأسيتون، كما أنها لا تقل فعالية عن المذيبات التي لا تزال عند نسبة 10-20% وزن/حجم. كما أن احتمال اشتعال الحاوية التي تحتوي على المناخل/المذيب أقل بكثير، كما أن تكلفة الحفاظ عليها في حالة عمل جيدة أقل بكثير.

قد تبدو عملية تنشيط المنخل الجزيئي برمتها مربكة إلى حد ما. ولهذا السبب سنقوم في هذه المقالة بشرحها لك خطوة بخطوة. فلنبدأ! 

ما هو المنخل الجزيئي؟

المنخل الجزيئي هو مادة قابلة للاختراق ذات مسام ذات حجم ثابت. ويكون قطر هذه المسام مساويًا لقطر الجسيمات الصغيرة جدًّا. ونتيجة لذلك، لا تستطيع الجزيئات الكبيرة المرور عبر هذه المسام وتُمتص، في حين أن الجسيمات الأصغر حجمًا يمكنها المرور.

عندما يتحرك خليط من الجسيمات عبر طبقة مكدسة من المواد المسامية وشبه الصلبة (المنخل)، تميل الجسيمات ذات الكتلة الأكبر إلى الخروج أولاً، تليها الجسيمات ذات الأوزان الجزيئية الأقل. ونتيجة لذلك، يمكن أن تساعد هذه المناخل الجزيئية في عملية الكروماتوغرافيا. كما يمكن استخدام أنواع معينة من المناخل الجزيئية في صناعة أجهزة التجفيف.

ويمكن استخدامها لتجفيف تدفقات الغاز في قطاع النفط، وفقًا لاستخدامات مادة المنخل الجزيئي. كما يمكن استخدام هذه المادة الكيميائية لتجفيف المذيبات الأخرى، فضلاً عن المواد المجففة القوية. ويمكن أن تُستخدم في التطبيقات التحفيزية لتحفيز عمليات الأيزومرة والألكلة والإيبوكسدة. كما يمكن للغواصين ورجال الإطفاء الذين يرتدون أجهزة التنفس استخدام المناخل الجزيئية لتصفية إمدادات الهواء الخاصة بهم.

لماذا تحتاج إلى تنشيط المنخل الجزيئي؟

قبل الاستخدام، يجب تنشيط (تجفيف) المناخل الجزيئية. ضع كمية صغيرة من المناخل الجزيئية في راحة يدك وأضف قطرة ماء لتتأكد من جفافها. وتكون جافة إذا أصدرت كمية كبيرة من الحرارة. والهدف الرئيسي من التنشيط هو زيادة وظائفها وللحفاظ على المنتج جافًا ومستقرًا.

ما الذي تحتاجه لتفعيل المنخل الجزيئي؟

للمبالغ الصغيرة

لتنشيط المنخل الجزيئي بكميات صغيرة، استخدم محولًا للتحكم في التدفق، وقم بتسخين المناخل الجزيئية إلى 120 درجة مئوية في حمام زيتي تحت فراغ عالي طوال الليل (لا حاجة للتقليب). أعد ملء الحاوية بالأرجون واستخدمها حسب الحاجة. افحص المناخل بانتظام للتأكد من عدم حدوث ارتفاع في درجة الحرارة وقم بتجفيفها عند الضرورة.

للصناعة/الكميات الكبيرة

لتنشيط المنخل الجزيئي للأغراض الصناعية، يجب تسخينه في بيئة فراغ عالي وعند درجة حرارة تتراوح بين 175 درجة مئوية و315 درجة مئوية.

عملية تنشيط المنخل الجزيئي

في نظام الدورة التقليدي، تتطلب عملية التجديد التسخين والتطهير باستخدام غاز ناقل لإزالة المادة الممتصة من لوح المنخل الجزيئي. ولتبخير السائل وتعويض حرارة تسخين السطح الخارجي للمنخل الجزيئي، يجب توفير حرارة كافية لرفع درجة حرارة المادة الممتصة والمادة الممتصة والوعاء. 

عندما يتعلق الأمر بعملية التجديد، فإن درجة حرارة السرير تعتبر عاملاً حاسماً. بالنسبة للنوع 3A، تُستخدم عادةً درجات حرارة للسرير تتراوح بين 175 و260 درجة. وعندما تكون الأوليفينات سائدة في الغاز، فإن هذا النطاق الأدنى يحد من عملية البلمرة على ركائز المنخل الجزيئي. يتم التخلص من معظم المركبات الأوليفينية عند درجات الحرارة المنخفضة، ولذلك يُنصح بالتسخين المعتدل؛ حيث تتطلب المناخل من النوع 4A و5A و13X درجات حرارة تتراوح بين 200 و315 درجة مئوية.

بعد عملية التجديد، يجب تبريد المنخل الجزيئي إلى درجة حرارة لا تزيد عن 15 درجة عن درجة حرارة التيار المراد معالجته. والأكثر طريقة بسيطة لتحقيق ذلك ويتم ذلك باستخدام نفس تيار الغاز المستخدم في التسخين، ولكن دون إدخال أي حرارة. وخلال دورة التسخين، يجب أن يكون تدفق الغاز عبارة عن سلسلة من الأحداث تؤدي إلى الامتصاص، أما خلال دورة التبريد، فيجب أن يكون التدفق متزامنًا (وفقًا لمسار الإجراء). وفي حالة عدم توفر غاز التطهير، يمكن تجفيف كميات ضئيلة من المناخل الجزيئية في فرن يتميز بالتبريد البطيء في بيئة مغلقة، مثل جهاز التجفيف.

إجراءات التنشيط

• غالبًا ما تُدرج خطوة تخفيف الضغط في دورة التجديد. وإذا تم إجراء عملية التجديد عند ضغط أقل من ضغط مرحلة الامتصاص، فإن تخفيف الضغط يصبح ضروريًا. وقد يحدث ذلك لأسباب متنوعة، نظرًا لأن غاز التجديد ليس هو غاز المنتج، أو ربما يكون غازًا آخر متاحًا عند ضغط أقل، مثل N₂ وH₂ وCH₄ وغاز الوقود. كما يمكن استخدام الضغط المنخفض لتقليل كمية الطاقة المطلوبة لعملية التجديد.
• يُعد التصريف الخطوة الثانية في عملية التنشيط الجزيئي. وقبل إدخال غاز التسخين، يجب تصريف كل السائل من جهاز الامتصاص خلال مرحلة التصريف. وعادةً ما يُستخدم التدفق بالجاذبية لتصريف السائل. وباستثناء جزء صغير عالق في المنخل الجزيئي وعلى السطح الخارجي لحاوية جهاز الامتصاص، يتم تصريف السائل بالكامل تقريبًا في نهاية خطوة التصريف. ويتم التخلص من هذا السائل خلال مرحلة التطهير، التي تتضمن إدخال غاز تجديد بارد لمدة تتراوح بين ساعة وساعتين لإزالة أي سائل متبقي.
• تبدأ عملية التسخين بضخ غاز التجديد الساخن إلى الوعاء. ولمنع حدوث ضغط حراري، يتم رفع درجة الحرارة تدريجيًّا حتى تصل إلى درجة حرارة التسخين.
• يتم توفير الطاقة الحرارية اللازمة لعملية التجديد بواسطة غاز ساخن بمعدل تدفق ودرجة حرارة ومدة تدفق محددة.
• ينخفض حمل الملوثات على المنخل الجزيئي مع ارتفاع درجة الحرارة. ويؤدي تمرير تيار غاز ساخن إلى تأثيرين: أولاً، يتم إزالة امتصاص الملوثات مع ارتفاع درجة الحرارة، وثانياً، يتم نقل الملوثات التي تم إزالة امتصاصها خارج الصفيحة. ولإزالة امتصاص الملوثات، يجب إدخال كمية معينة من الحرارة عند درجة حرارة منخفضة إلى جهاز الامتصاص.
• علاوة على ذلك، إذا كان معدل تدفق غاز التنشيط (أو مدته) منخفضًا جدًّا، فسوف تتشكل رواسب على الطبقات العليا من المناخل الجزيئية بسبب نقص طاقة الامتصاص. ونظرًا للاتجاه المفضل للتدفق، لا يتحرك الغاز عبر الصفيحة بأكملها في تدفق أو اتجاه طبقي، بل عبر جزء منها فقط. وقد يؤدي ذلك إلى تراكم موضعي في الطبقة.
• يتم تنشيط المنخل الجزيئي في نهاية مرحلة التسخين. ومع ذلك، لا تتم إزالة الملوثات بالكامل. إن شروط التوازن في نهاية عملية التسخين، يؤدي النمط الحراري الذي يظهر في المنخل الجزيئي إلى بقاء محتوى متبقي من الملوثات في المنخل الجزيئي دون استثناء.
• على سبيل المثال، قرب نهاية عملية الإنتاج، يتم تفعيل منخل جديد عند درجة حرارة تتراوح بين 500 و600 درجة مئوية، ويكون محتواه من الماء المتبقي منخفضًا جدًّا (أقل من 0.5 في المائة). وتتحدد قيمة هذا المحتوى المتبقي من الشوائب حسب درجة التجديد (درجة الحرارة، والمدة، ومعدل التدفق، وعوامل أخرى متعلقة بالعملية)، بالإضافة إلى عمر المنخل الجزيئي. ونتيجة لذلك، ستكون مدة الامتصاص في دورة الامتصاص التالية أقصر.

أمور تستدعي القلق

على الرغم من أن تنشيط المنخل الجزيئي عملية بسيطة، إلا أنه يجب توخي الحذر عند التعامل مع الغازات والحرارة. فآخر ما تريده هو التسبب في كارثة. 

الخلاصة

المنخل الجزيئي هو أفضل مادة مجففة متوفرة في السوق. للحصول على أعلى جودة، جالون هو الخيار الأفضل بالنسبة لك. تواصل معنا وسنسعد بتقديم خبراتنا لكم.