Un tamis moléculaire est un matériau poreux doté de pores très petits et uniformes. Son fonctionnement est similaire à celui d'une passoire de cuisine, mais à l'échelle moléculaire, permettant de séparer les mélanges gazeux contenant des molécules de tailles variées. Seules les molécules plus petites que les pores peuvent le traverser ; les molécules plus grosses sont bloquées. Si les molécules à séparer sont de même taille, un tamis moléculaire peut également effectuer une séparation par polarité. Les tamis sont utilisés dans diverses applications comme dessiccants pour éliminer l'humidité et contribuent à prévenir la dégradation des produits.
Types de tamis moléculaires
Il existe différents types de tamis moléculaires, tels que 3A, 4A, 5A et 13X. Leurs valeurs numériques définissent la taille des pores et leur composition chimique. La concentration en ions potassium, sodium et calcium est modulée afin de contrôler la taille des pores. Le nombre de mailles varie d'un tamis à l'autre. Un tamis à mailles fines est utilisé pour la séparation des gaz, tandis qu'un tamis à mailles plus larges est utilisé pour les liquides. Parmi les autres paramètres importants des tamis moléculaires, on peut citer leur forme (poudre ou billes), leur masse volumique apparente, leur pH, leur température de régénération (activation) et leur teneur en humidité.
Tamis moléculaire vs gel de silice
Le gel de silice peut également servir de dessiccant, mais il est très différent d'un tamis moléculaire. Le choix entre les deux dépend de plusieurs facteurs : options d'assemblage, variations de pression, taux d'humidité, contraintes mécaniques, plage de températures, etc. Les principales différences entre un tamis moléculaire et le gel de silice sont les suivantes :
Le taux d'adsorption d'un tamis moléculaire est supérieur à celui du gel de silice, car le tamis sèche rapidement.
Un tamis moléculaire fonctionne mieux que le gel de silice à haute température, car sa structure plus uniforme retient fortement l'eau.
À faible humidité relative, la capacité d'un tamis moléculaire est bien meilleure que celle du gel de silice.
La structure d'un tamis moléculaire est définie et présente des pores uniformes, tandis que la structure du gel de silice est amorphe et comporte de multiples pores irréguliers.
Comment activer les tamis moléculaires
Pour activer les tamis moléculaires, il est indispensable de les exposer à des températures extrêmement élevées, suffisamment élevées pour vaporiser l'adsorbat. La température varie selon les substances adsorbées et le type d'adsorbant. Une plage de température constante de 170 à 315 °C (338 à 600 °F) est nécessaire pour les types de tamis mentionnés précédemment. À cette température, la substance adsorbée et l'adsorbant sont tous deux chauffés. Le séchage sous vide est une méthode plus rapide et requiert des températures relativement plus basses que le séchage à la flamme.
Une fois activées, les tamis peuvent être conservés dans un récipient en verre enveloppé de double film plastique. Ils resteront ainsi activés jusqu'à six mois. Pour vérifier leur activation, tenez-les dans votre main avec des gants et ajoutez-y de l'eau. S'ils sont complètement activés, leur température augmentera considérablement et vous ne pourrez plus les manipuler, même avec des gants.
L'utilisation d'équipements de sécurité tels que des kits EPI, des gants et des lunettes de sécurité est recommandée car le processus d'activation des tamis moléculaires implique la manipulation de températures et de produits chimiques élevés, avec les risques associés.
Date de publication : 30 mai 2023
