高純度ガスはこれで作る 13Xモレキュラーシーブの科学メカニズム
寧波イノファームケム株式会社は、現代工業を支える「見えない化学」に着目し、13Xモレキュラーシーブがどのようにして高純度ガスを実現するかを、基礎科学の観点から詳説しています。
モレキュラーシーブの“魔術”は、アルミノケイ酸塊の規則正しい結晶骨格にあります。これは厳密に制御されたナノゲートと呼べる空隙を無数に含んでいます。13Xはこの門番の大きさをちょうど10Å(10×10⁻¹⁰m)に設定しており、分子の「大きさ」そのものをフィルターの基準にしています——直径10Å以下なら内部へ進入し、それ以上は締め出されます。
ゲートをくぐった分子が内部にとどまる仕組みは、ファンデルワールス力と呼ばれる普遍的な引力に加えて、ケイ素フレームワークに分散するナトリウムイオン(Na⁺)による誘起電荷の効果です。このため水や二酸化炭素など強極性分子は、非極性の窒素・酸素に比べて数十~数百倍の滞留時間を得るため、濃度がppbレベルでも精度よく除去可能です。
空気分離プラントの代表的なプロセスでは、圧縮空気を充填された13X層に通過させるだけで、まず水分が、ついでCO₂が選択吸着され、ほぼ無味乾燥かつ炭酸ガスフリーの空気を得られます。層が飽和したら温度を100~200 °C程度に上昇させることで吸着分子を駆除し、システムは再度稼働状態に復帰します。
13Xが産業界に選ばれる理由は以下5つの特性に集約されます:
- サイズ排除による超高精細セパレーション
- ケーシオン誘起電荷による極性選択
- 広範な比表面積(~800 m²/g)で大量処理が可能
- 熱再生が低エネルギーで完結し、TCO削減
- 熱・機械的耐久性に優れ、連続稼働にも適応
寧波イノファームケム株式会社では、合成段階で粒度分布とケーシオン置換率を精密調整し、吸着速度と寿命を最大化した13Xグレードをラインナップしています。装置メーカー・エンドユーザー双方のプロセスに合わせたカスタマイズも柔軟に対応、最先端の理学と量産技術を融合し、いま世界基準の高純度を追求する皆様を支援します。
視点と洞察
核心 閃光 ラボ
「ゲートをくぐった分子が内部にとどまる仕組みは、ファンデルワールス力と呼ばれる普遍的な引力に加えて、ケイ素フレームワークに分散するナトリウムイオン(Na⁺)による誘起電荷の効果です。」
シリコン 研究者 88
「このため水や二酸化炭素など強極性分子は、非極性の窒素・酸素に比べて数十~数百倍の滞留時間を得るため、濃度がppbレベルでも精度よく除去可能です。」
最先端 探求者 プロ
「空気分離プラントの代表的なプロセスでは、圧縮空気を充填された13X層に通過させるだけで、まず水分が、ついでCO₂が選択吸着され、ほぼ無味乾燥かつ炭酸ガスフリーの空気を得られます。」