Il setaccio molecolare è un materiale poroso caratterizzato da fori molto piccoli e di dimensioni uniformi. Funziona come un colino da cucina, ma su scala molecolare, separando miscele gassose contenenti molecole di diverse dimensioni. Solo le molecole più piccole dei pori possono attraversarlo, mentre quelle più grandi vengono bloccate. Se le molecole da separare hanno le stesse dimensioni, un setaccio molecolare può anche separare in base alla polarità. I setacci trovano impiego in diverse applicazioni come essiccanti per rimuovere l'umidità e contribuiscono a prevenire il deterioramento dei prodotti.
Tipi di setacci molecolari
I setacci molecolari sono disponibili in diverse tipologie, come 3A, 4A, 5A e 13X. I valori numerici definiscono la dimensione dei pori e la composizione chimica del setaccio. Gli ioni di potassio, sodio e calcio vengono modificati nella composizione per controllare la dimensione dei pori. Il numero di maglie varia a seconda del tipo di setaccio. Un setaccio molecolare con un numero inferiore di maglie viene utilizzato per separare i gas, mentre uno con un numero maggiore di maglie è impiegato per i liquidi. Altri parametri importanti dei setacci molecolari includono la forma (polvere o granuli), la densità apparente, i livelli di pH, le temperature di rigenerazione (attivazione), l'umidità, ecc.
Setaccio molecolare contro gel di silice
Il gel di silice può essere utilizzato anche come essiccante per rimuovere l'umidità, ma è molto diverso da un setaccio molecolare. I diversi fattori da considerare nella scelta tra i due sono le opzioni di assemblaggio, le variazioni di pressione, i livelli di umidità, le forze meccaniche, l'intervallo di temperatura, ecc. Le principali differenze tra un setaccio molecolare e il gel di silice sono:
La velocità di adsorbimento di un setaccio molecolare è maggiore di quella del gel di silice. Questo perché il setaccio è un agente ad asciugatura rapida.
Un setaccio molecolare funziona meglio del gel di silice alle alte temperature, poiché ha una struttura più uniforme che lega l'acqua in modo più forte.
A bassa umidità relativa, la capacità di un setaccio molecolare è di gran lunga superiore a quella del gel di silice.
La struttura di un setaccio molecolare è definita e presenta pori uniformi, mentre la struttura del gel di silice è amorfa e caratterizzata da molteplici pori irregolari.
Come attivare i setacci molecolari
Per attivare i setacci molecolari, il requisito fondamentale è l'esposizione a temperature elevatissime, sufficientemente alte da vaporizzare l'adsorbato. La temperatura varia a seconda dei materiali da adsorbire e del tipo di adsorbente. Per i tipi di setacci precedentemente descritti, è necessario un intervallo di temperatura costante compreso tra 170 e 315 °C (338-600 °F). Sia il materiale da adsorbire che l'adsorbente vengono riscaldati a questa temperatura. L'essiccazione sottovuoto è un metodo più rapido e richiede temperature relativamente più basse rispetto all'essiccazione a fiamma.
Una volta attivati, i setacci possono essere conservati in un contenitore di vetro avvolto in un doppio strato di parafilm. In questo modo rimarranno attivi fino a sei mesi. Per verificare se i setacci sono attivi, è possibile tenerli in mano indossando dei guanti e aggiungere acqua. Se sono completamente attivi, la temperatura aumenterà notevolmente e non sarà più possibile tenerli in mano nemmeno con i guanti.
Si raccomanda l'utilizzo di dispositivi di protezione individuale (DPI), guanti e occhiali di sicurezza, poiché il processo di attivazione dei setacci molecolari comporta l'esposizione ad alte temperature e sostanze chimiche, con i relativi rischi.
Data di pubblicazione: 30 maggio 2023
