P1100287

33. SITA MOLEKULARNE I CHROMATOGRAFIA ŻELOWA

33.1. WSTĘP

Jako Kica molekularne stosuje się obecnie wiele substancji o różnym chara];, ter/e, bardzo zróżnicowanych strukturach i wlawwiciach, jak np. niektóro cara. raJne i syntetyczne ąiinok rzen i in ny, zcolity, szklą porowate, specjalne todze je \vg*> aktywnego, trójwymiarowe polimery substancji organicznych na bazie polidcŁttrans. paliakrytamidu, polistyrenu (skrobia. Sep ha dc x, Bio-Od). Za pewien rodzaj tii molekularnych można uważać takie jonity, które w stanie napęczniałym ciajtj gfzc usfcciowłuui strukturę.

Wszystkie tc substancje mają tę cechę wspólną, żc w znleżno&i od widkofcf porów albo od gęstości usieciowanin umożliwiają przenikanie do ich wewnętrznej | przestrzeni tylko cząsteczkom o określonej wielkości.

33.2. NIEORGANICZNE SITA MOLEKULARNE.

ROZDZIELANIE SUBSTANCJI O MAŁYCH CZĄSTECZKACH

33.2.1. Zeolity naturalne

Jedną z głównych grup krzemianów występujących w przyrodzie tą lektćkrn-miony. Można je podzielić na podgrupy. Jedną z nich jest podgrupa neolitów. Da zcolitów zalicza się minerały o specyficznych własnościach sorpcyjnych. Wfeansd te mają wielkie znaczenie w badaniu procesów rozdzielania. Zaleiiut od struktur}' krystalicznej w anionowej sieci zcolitów powstają w większym lub ronicjuzym stop niu pory wypełnione cząsteczkami wody. W porach tych występują także kationy kompensujące ujemny ładunek sieci. Przy ogrzewaniu, ewentualnie wskutek inncjo procesu, uwalnia się woda związana w porach sieci krystalicznej. Łączy się to w potnych przypadkach z nieodwracalnymi zmianami, które prowadzą do desirukgi sen krystalicznej. Mało stabilne sieci po stracie wody mają zeolity ze strukturą włóknisty t warstwową. Inne należące do tej grupy mogą stracić całą wodę bez. zmian strukturalnych, sieć zostanie zachowana nawet w temp. ok. 700°C. Pory po uwolnieniu ?{

Tablica 33.1. Niektóre neolity naturalno

Nazwa zcolitu	Skład chemiczny		Struktura
Chabazyt	I (Ca, Naa) Al:Si,0,, 6 HjO		trygonalna
Godioit	I (Ca. Na a) AlaSI«Qła-6 HaO		heksagonalna
Mordcnit	(Ca. Nilj) AljSfłoOa«*6,7 HaO		hcksagotuiliu l
raujazyt	zmienny		rcgulirna

wody mogą być zapełnione innymi substancjami. Takie zeolity są potem efekty** nymi adsorbentami niektórych gazów i par substancji. W tabl. 33.1 podano nicŁtte najważniejsze zeolity. Ich skład chemiczny i strukturę krystaliczną.

33.2.2. Neolity lynlclycnc

Wzorując się na geochemicznych procesach powutawa nia zeolii6w udato się * laboratorium otrzymać cały szereg ntolitów synietyc/nydi! Niektóre io»ją skład i strukturę krystaliczną podobną do zealitówrumirr.lnych. natomiast sktedchcmicTny i struktura innych nic ma analogii w przyrodnie. Wjektóne mc;na otrzymać w wy-jyku prostych procesów w czystej postaci i ze zdcfinicmanyati wliunościanu sorp> cyjnymi.

33-2-3- Szklą porowate

Sita molekularne, z wyjątkiem sit opartych na syntetycznym modewide, są chemicznie stałe tylko w środowiska o pil wyższym ni* 5. W środowisku kwaśnym enz przy adsorpcji agrcuyvmych gazów ich struktura krystaliczna ulega zniszczeniu i zachodzą nieodwracalne reakcje chemiczne. W takich przypadkach syntetyczne zoolity jako adsorbenty się nic nadają. Można je jednak w pewnym stopniu zastąpić sitami opartymi na szkłach porowatych.

Sita molekularne typu szkieł porowatych otrzymuje się ze szkieł mało odpornych chemicznie. Działaniem kwasów mineralnych wyhiguwuje się z nich niektóre składniki i pozostaje podstawowy szkielet porowaty.

Szkła o wąskich porach z wielkością porów od 0.4 mm i z wąską krzywą dy-ytaybucyjmt wielkości porów, oraz o własnościach podobnych do syntetycznych aeolitów Qtrzyma7io niedawno w ZSRR, a także w Polsce (przyp. tłom.).

33.24. Węgle aktywne

Sieciowy ęfhkt Zaobserwowano także w niektórych rodzajach węgla aktywnego o wąskich porach. Tc gatunki węgla aktywnego otrzymuje się w wyniku rozpadu termicznego syntetycznych polimerów polistyrenu, polietylenu, kopolimeru dwuwi-r«y to benzenu itp.

Masa plastyczna saren (która w zasadzie jest kopolimerem zawierającyro 85-95 % chlorku poliwinylidenowcgo) jest używana w USA. do wyrobu węgla sanmowego, który ma mikroskopowe pory wielkości 0,5—1 pm.

33.2.5. Struktura adsorbentu (sala molekularnego >

Zeolity występują w postaci drobnych kryształów o wielkości 0.001-0,01 mm. Każdy z tych kryształów po dchydratacji ma dużą wewnętrzną porowatość, którą oznacza się jako strukturę porowatą pierwotną.

Syntetyczne zeolity w procesach ad sorpcyjnych są rzadko stosowane w postaci proszkowej, ponieważ mikrokrystaliczne proszki w operacjach technologicznych mają wiele negatywnych własności (opór warstwowy, niezdefiniowany styk adsorbentu z adsorbutem itp.). Dlatego proszki granuluje się wytwarzając odpowiednie agregaty większych rozmiarów. Podczas granulacji w ziarnach powstaje struktura porowata wtórna* której powierzchnia wewnętrzna zależy od wielkości pierwotnych mikrokryształów, wielkości cząstek domieszek gratulacyjnych, wielkości powierzchni