كيف تعمل المناخل الجزيئية؟

المنخل الجزيئي مادة مسامية ذات ثقوب صغيرة جدًا وموحدة الحجم. يعمل مثل منخل المطبخ، إلا أنه يعمل على المستوى الجزيئي، حيث يفصل مخاليط الغازات التي تحتوي على جزيئات متعددة الأحجام. لا يمكن إلا للجزيئات الأصغر من المسامات أن تمر عبرها، بينما تُحجب الجزيئات الأكبر. إذا كانت الجزيئات المراد فصلها متساوية الحجم، يمكن للمنخل الجزيئي أيضًا الفصل باستخدام القطبية. تُستخدم المناخل في تطبيقات متنوعة كمجففات لإزالة الرطوبة، وتساعد على منع تحلل المنتجات.

أنواع المناخل الجزيئية

تتوفر المناخل الجزيئية بأنواع مختلفة، مثل 3A، 4A، 5A، و13X. تُحدد القيم الرقمية حجم المسام والتركيب الكيميائي للمنخل. تُغيّر أيونات البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم في التركيب للتحكم في حجم المسام. تختلف أعداد الشبكات في المناخل المختلفة. يُستخدم منخل جزيئي ذو عدد شبكات أقل لفصل الغازات، وآخر ذو عدد شبكات أكبر للسوائل. تشمل المعايير المهمة الأخرى للمناخل الجزيئية الشكل (مسحوق أو حبيبات)، والكثافة الظاهرية، ومستوى الرقم الهيدروجيني (pH)، ودرجات حرارة التجديد (التنشيط)، والرطوبة، وغيرها.

المنخل الجزيئي مقابل هلام السيليكا

يمكن استخدام هلام السيليكا أيضًا كمجفف لإزالة الرطوبة، ولكنه يختلف اختلافًا كبيرًا عن المنخل الجزيئي. العوامل المختلفة التي يمكن مراعاتها عند الاختيار بين الاثنين هي خيارات التركيب، وتغيرات الضغط، ومستويات الرطوبة، والقوى الميكانيكية، ونطاق درجة الحرارة، وغيرها. الاختلافات الرئيسية بين المنخل الجزيئي وهلام السيليكا هي:

معدل امتصاص المنخل الجزيئي أعلى من معدل امتصاص هلام السيليكا، وذلك لأن المنخل عامل سريع الجفاف.

يعمل المنخل الجزيئي بشكل أفضل من هلام السيليكا في درجات الحرارة العالية، لأنه يحتوي على بنية أكثر تجانساً تربط الماء بقوة.

عند الرطوبة النسبية المنخفضة، تكون قدرة المنخل الجزيئي أفضل بكثير من قدرة هلام السيليكا.

إن بنية المنخل الجزيئي محددة ولها مسام موحدة، في حين أن بنية هلام السيليكا غير متبلورة ومسام متعددة غير منتظمة.

كيفية تنشيط المناخل الجزيئية

لتنشيط المناخل الجزيئية، الشرط الأساسي هو التعرض لدرجات حرارة عالية جدًا، ويجب أن تكون الحرارة كافية لتبخر المادة الممتصة. تختلف درجة الحرارة باختلاف المواد الممتصة ونوع المادة الممتصة. يتطلب أنواع المناخل المذكورة سابقًا نطاقًا ثابتًا لدرجة الحرارة يتراوح بين 170 و315 درجة مئوية (338 و600 درجة فهرنهايت). تُسخّن كلٌّ من المادة الممتصة والمادة الممتصة عند هذه الدرجة. يُعدّ التجفيف بالتفريغ أسرع طريقةً للقيام بذلك، ويتطلب درجات حرارة أقل نسبيًا مقارنةً بالتجفيف باللهب.

بعد تفعيلها، يُمكن تخزين المناخل في وعاء زجاجي مُغلّف بطبقة مزدوجة من البارافين. سيُبقي هذا المناخل نشطة لمدة تصل إلى ستة أشهر. للتحقق من فعالية المناخل، يُمكنك إمساكها بيدك مع ارتداء القفازات وإضافة الماء إليها. إذا كانت نشطة تمامًا، فسترتفع درجة حرارتها بشكل ملحوظ، ولن تتمكن من إمساكها حتى مع ارتداء القفازات.

يوصى باستخدام معدات السلامة مثل معدات الحماية الشخصية والقفازات ونظارات السلامة لأن عملية تنشيط المناخل الجزيئية تنطوي على التعامل مع درجات حرارة عالية ومواد كيميائية والمخاطر المرتبطة بها.