Setacci molecolari: adsorbimento selettivo dell’umidità

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I setacci molecolari sono zeoliti sintetiche a porosità calibrata, utilizzati per produrre sacchetti disidratanti destinati ad applicazioni particolari, quando il gel di silice o l’argilla attivata non sono adatti. Per l’adsorbimento dell’umidità si impiegano normalmente il tipo 4 e 3 A.

Il loro impiego ha senso in due casi: quando nell’ambiente sono presenti altri gas che non devono essere rimossi insieme all’umidità, e quando l’umidità deve essere adsorbita e trattenuta anche a temperature elevate. Fuori da questi casi, il gel di silice o l’argilla attivata offrono una prestazione equivalente sono più facili da gestire.

La struttura: perché l’adsorbimento è selettivo

Il setaccio molecolare è un allumino-silicato con una struttura tridimensionale di canali e cavità di dimensione regolare. L’apertura dei pori determina quali molecole possono entrare ed essere trattenute: nei setacci 3A e 4A vengono adsorbite solo le molecole sufficientemente piccole e polari, come l’acqua.

Questa regolarità è la differenza sostanziale rispetto al gel di silice e all’argilla attivata, che sono adsorbenti non selettivi: trattengono l’umidità, ma anche altri gas presenti nell’aria.

Interruttori ad alta tensione

L’applicazione in cui la selettività è indispensabile riguarda gli interruttori ad alta tensione a gas isolante (anti-arco voltaico). Qui l’obiettivo è rimuovere l’umidità residua senza sottrarre il gas isolante: un disidratante non selettivo adsorbirebbe entrambi, alterando la composizione del gas e la sua funzione. Il setaccio molecolare, grazie alla calibrazione dei pori, risolve questo problema in modo specifico.

Prestazioni ad alta temperatura

A differenza degli altri disidratanti utilizzati nell’imballaggio industriale, i setacci molecolari adsorbono e trattengono l’umidità anche ad alte temperature. Il gel di silice e l’argilla attivata iniziano a perdere efficacia già intorno ai 50 °C; il setaccio molecolare mantiene una buona capacità disidratante anche oltre i 120 °C.

La sua temperatura di rigenerazione supera i 300 °C: anche in presenza di temperature molto alte, il materiale non rilascia l’umidità adsorbita. Per lo stesso motivo, in condizioni normali un setaccio molecolare è praticamente impossibile da rigenerare.

Perché non viene impiegato per la protezione dei container

Nei container il problema è assorbire grandi quantità di umidità a temperatura ambiente: non servono né selettività né resistenza al calore. La soluzione corretta è il cloruro di calcio (Levodry Gel).

Applicazioni farmaceutiche

Nel settore farmaceutico il setaccio molecolare viene spesso utilizzato, ma nella maggior parte dei casi non presenta vantaggi reali rispetto al gelo di silice. La performance del setaccio molecolare e del Gel di Silice sono praticamente identiche (entrambi i materiali hanno una capacità disidratante del 20% del loro peso in condizioni di test standard 40% di umidità relativa e 23°C). Il setaccio molecolare potrebbe tornare utile qualora all’interno della confezione del farmaco sia necessario rimuovere l’umidità e non altri gas, ma si tratta di casi molto rari.
Spesso si fa la considerazione, corretta, che la velocità con cui il setaccio molecolare adsorbe l’umidità sia maggiore di quella degli altri disidratanti, ma in condizioni normali e in packaging di piccole dimensioni si tratta di una differenza a malapena misurabile.
In pratica

• Setaccio molecolare = zeolite sintetica (tipicamente 3A o 4A) ha porosità calibrata, adsorbimento selettivo dell’umidità.
• Quando è necessario rimuove l’umidità senza captare anche altri gas e se si deve trattenere l’umidità anche a temperature elevate (attivo a 120 °C, rigenerazione oltre 300 °C).
• Nei container non serve: la soluzione corretta è il cloruro di calcio (Levodry Gel).
• Nel campo d’applicazione farmaceutico le prestazioni di adsorbimento sono paragonabili al gel di silice; il vantaggio di velocità è marginale.
• I nostri tecnici sono a disposizione per consigliarvi il disidratante più corretto da utilizzare in funzione del risultato che dovete ottenere.

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