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<!DOCTYPE html>

<title>Molekularsieb</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Molekularsieb</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><b>Molekularsieb</b> (oder auch kurz <b>Molsieb</b>) ist die funktionelle Bezeichnung für natürliche und synthetische <a href="Zeolithe_(Stoffgruppe)" title="Zeolithe (Stoffgruppe)">Zeolithe</a> oder andere Stoffe, die eine hohe <a href="Adsorptionskapazit%C3%A4t" title="Adsorptionskapazität">Adsorptionskapazität</a> für <a href="Gas" title="Gas">Gase</a>, Dämpfe und gelöste Stoffe mit bestimmten Molekülgrößen haben. Durch eine geeignete Wahl des Molekularsiebes ist es möglich, <a href="Molek%C3%BCl" title="Molekül">Moleküle</a> verschiedener Größen zu trennen. Neben Zeolithen gibt es auch Kohlenstoffmolekularsiebe (engl. carbon molecular sieve oder molecular sieving carbon). Einerseits sind diese prozessbedingt noch etwas teurer, andererseits können diese während der <a href="Pyrolyse" title="Pyrolyse">Pyrolyse</a> für eine bestimmte Trennung spezialisiert werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Beschreibung">Beschreibung</h2></div>

<p>Die Molekularsiebe weisen eine große <a href="Innere_Oberfl%C3%A4che" title="Innere Oberfläche">innere Oberfläche</a> (600–700 m<sup>2</sup>/g) auf und haben einheitliche Porendurchmesser, die in der Größenordnung der Durchmesser von Molekülen liegen.

</p><p>In der Technik werden die Porendurchmesser oft noch in <a href="%C3%85ngstr%C3%B6m_(Einheit)" title="Ångström (Einheit)">Ångström</a> angegeben. Das Molekularsieb <a href="Zeolith_A" title="Zeolith A">Zeolith A</a> hat eine Porenweite von 3 Å = 0,3 nm. In die Poren können somit nur Moleküle hineingelangen, die einen kleineren (wirksamen) Durchmesser als 0,3 nm haben. Mit Molekularsieben können Gase und <a href="L%C3%B6sungsmittel" title="Lösungsmittel">Lösungsmittel</a> dynamisch getrocknet, Gemische von geradkettigen und verzweigten <a href="Alkane" title="Alkane">Alkanen</a> getrennt oder Wasser enthärtet werden.

</p><p>Zeolith-Molekularsiebe, die Stickstoff aufnehmen, wirken in medizinischen <a href="Sauerstoffkonzentrator" title="Sauerstoffkonzentrator">Sauerstoffkonzentratoren</a> über <a href="Druckwechsel-Adsorption" title="Druckwechsel-Adsorption">Druckwechsel-Adsorption</a> (<i>PSA</i>). Um andererseits Stickstoff zu gewinnen, können Kohlenstoffmolekularsiebe verwendet werden.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Handelsüblich sind Molekularsiebe in gepulverter, Stäbchen- oder Perlform. Die gängigsten Porenweiten sind 3 Å, 4 Å, 5 Å und 10 Å. Stäbchen- und perlförmige Molekularsiebe sind auch mit Feuchtigkeitsindikator zur Anzeige des Erreichens der Kapazitätsgrenze erhältlich.

</p><p>Zur Trocknung der meisten gängigen Lösungsmittel in der Laborchemie ist ein Molekularsieb 4 Å geeignet. Für Lösungsmittel mit relativ kleinen Molekülen (beispielsweise <a href="Methanol" title="Methanol">Methanol</a>, <a href="Ethanol" title="Ethanol">Ethanol</a>, <a href="Dichlormethan" title="Dichlormethan">Dichlormethan</a> oder <a href="Acetonitril" title="Acetonitril">Acetonitril</a>) ist die Porenweite 4 Å ungeeignet, da die Lösungsmittelmoleküle selbst in die Poren eindringen und darin befindliches Wasser wieder herausdrängen können. Für solche Stoffe verwendet man Molekularsiebe der Porenweite 3 Å.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Selektivitäten"><span id="Selektivit.C3.A4ten"></span>Selektivitäten</h2></div>

<p>In Abhängigkeit von der Porenweite werden unterschiedlich große Moleküle bevorzugt <a href="Adsorption" title="Adsorption">adsorbiert</a>:<sup id="cite_ref-Fieser_and_Fieser_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-Fieser_and_Fieser-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Breck_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-Breck-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<ul><li>3A (3 Å Porenweite): Adsorbiert NH<sub>3</sub>, H<sub>2</sub>O, (aber nicht C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>), geeignet zur Trocknung polarer Lösungsmittel.</li>

<li>4A (4 Å Porenweite): Adsorbiert H<sub>2</sub>O, CO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>S, C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>, C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>, C<sub>3</sub>H<sub>6</sub>, EtOH. Adsorbiert nicht C<sub>3</sub>H<sub>8</sub> und höhere Kohlenwasserstoffe. Geeignet zur Trocknung apolarer Lösungsmittel und Gase.</li>

<li>5A (5 Å Porenweite): Adsorbiert normale (lineare) Kohlenwasserstoffe bis <i>n</i>-C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>, Alkohole bis C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH, Mercaptane bis C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>SH. Adsorbiert keine Iso-Verbindungen und Ringe größer als C<sub>4</sub>.</li>

<li>10X (8 Å Porenweite): Adsorbiert verzweigte Kohlenwasserstoffe und Aromaten. Geeignet zur Trocknung von Gasen.</li>

<li>13X (10 Å Porenweite): Adsorbiert Di-<i>n</i>-butylamin (aber nicht Tri-<i>n</i>-butylamin). Geeignet zur Trocknung von <a href="Hexamethylphosphors%C3%A4uretriamid" title="Hexamethylphosphorsäuretriamid">HMPT</a>.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Regeneration">Regeneration</h2></div>

<p>Ein Vorteil der Molekularsiebe ist, dass sie fast beliebig oft durch Erhitzen auf 350–400 °C regeneriert werden können. Dabei muss auf ein langsames Erwärmen geachtet werden, da das Molekularsieb ansonsten zu schnell altert oder vollständig zerstört wird. Je nachdem, wie stark der Stoff am Molekularsieb gebunden ist, muss die höchste Temperatur während des Trocknungsprozesses angepasst werden.

</p><p>Molekularsiebe können auch auf andere Weise regeneriert werden. Befindet es sich zum Beispiel im Gleichgewicht mit der äußeren Stoffkonzentration und wird diese gesenkt, beispielsweise durch Reduktion des (Partial-)Druckes, dampfen die adsorbierten Moleküle wieder ab, bis sich ein neues Gleichgewicht eingestellt hat.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Airtexx Gassysteme&Equipment: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.airtexx.de/n2generatoren/psageneratoren/index.html">PSA / N2-Generator</a>, abgerufen am 27. April 2013.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Sigma-Aldrich: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.sigmaaldrich.com/analytical-chromatography/analytical-products.html?TablePage=20049145">Carbon Molecular Sieve (CMS) Adsorbents</a>, abgerufen am 27. April 2013.</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Japan EnviroChemicals: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20090310235736/http://www.jechem.co.jp/shirasagi_e/tech/psa.html">PSA: Gas separation by Pressure Swing Adsorption</a></span>

</li>

<li id="cite_note-Fieser_and_Fieser-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Fieser_and_Fieser_4-0">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Louis_Frederick_Fieser" title="Louis Frederick Fieser">Louis F. Fieser</a>, <a href="Mary_Fieser" title="Mary Fieser">Mary Fieser</a>: <i>Reagents for organic synthesis.</i> Band 1. Wiley, New York u. a. 1967, ISBN 0-471-25875-X, S. 703.</span>

</li>

<li id="cite_note-Breck-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-Breck_5-0">↑</a></span> <span class="reference-text">D. W. Breck: <i>Crystalline Molecular Sieves.</i> In: <i>Journal of Chemical Education.</i> Bd. 41, Nr. 12, 1964, S. 678, <a href="https://doi.org/10.1021/ed041p678" class="extiw external" title="doi:10.1021/ed041p678">doi:10.1021/ed041p678</a>.</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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