I setacci molecolari sono materiali che possono separare molecole in base alle loro dimensioni; questa capacità è legata alla presenza nel materiale di minuscoli pori di dimensione esatta e uniforme, con un diametro compreso tra 3 e 10 Angstrom a seconda del materiale.
Le molecole con dimensioni maggiori dei pori non possono entrare nel materiale, mentre quelle con dimensioni abbastanza piccole da penetrarci attraverso, i possono passare. In genere molecole polari sono adsorbite sulla superficie interna dei pori restandone intrappolate, mentre le molecole apolari non sono trattenute.
I setacci molecolari hanno, inoltre, un’area superficiale molto elevata all’interno dei pori (600–700 m2/g).
I materiali più utilizzati come setacci molecolari sono alluminosilicati e in particolare le zeoliti, sia naturali che sintetiche.
Setacci molecolari: applicazioni tipiche
I setacci molecolari sono usati comunemente in varie applicazioni tecnologiche:
- come essiccanti, per rimuovere acqua sia da solventi che da gas, sia in campo industriale che in laboratorio: l’acqua è una molecola piccola e polare, che può facilmente entrare attraverso i pori di un setaccio molecolare scelto opportunamente, rimanendovi intrappolata; Successivamente, una volta saturati, i setacci molecolari possono in genere essere rigenerati facilmente rimuovendo l’acqua adsorbita per riscaldamento (130–250 °C) sotto vuoto
- per la purificazione del gas naturale dove esistono molti utilizzi come ad esempio la rimozione di CO2, H2S e prodotti azotati
- per la separazione di gas diversi, come la separazione di alcani lineari da isoalcani in fase liquida; ad esempio per isolare idrocarburi C5–C11 dalla nafta, o per separare fruttosio da saccarosio e altri zuccheri
