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碳分子篩的工作原理?

2020-07-07 11:54:08

碳分子篩利用篩分的特性來達到分離氧和氮的目的。 當分子篩吸附雜質氣體時,大孔和中孔僅充當通道,被吸附的分子被運輸到微孔和亞微孔中,而微孔和亞微孔是實際發揮吸附作用的體積。 碳分子篩包含大量的微孔。 這些微孔可以使動力學尺寸小的分子迅速擴散到孔中,同時限制大直徑分子的進入。 由于不同大小的氣體分子的相對擴散速率不同,因此可以有效地分離氣體混合物的成分。 因此,在制造碳分子篩時,根據分子尺寸的大小,碳分子篩內微孔的分布應為0.28?0.38nm。 在該微孔尺寸范圍內,氧氣可以通過微孔孔迅速擴散到孔中,但是氮氣難以通過微孔孔,從而實現氧和氮的分離。 微孔的孔徑是通過碳分子篩分離氧和氮的基礎。 如果孔徑太大,氧氣和氮氣分子篩很容易進入微孔,不能起到分離的作用; 當孔徑太小時,氧和氮都不能進入微孔,沒有分離作用。

由于條件的限制,國產分子篩不能很好地受到孔徑的控制。 市場上碳分子篩的碳孔徑分布為0.3?1nm,僅巖谷分子篩達到了0.28?0.36nm。 碳分子篩的原料是椰子殼,煤,樹脂等,經過加工和粉碎后再與基礎材料捏合。 基材主要是為了提高強度并防止壓碎和粉化。 二步是激活毛孔。 在600至1000℃的溫度下引入活化劑。 常用的活化劑包括水蒸氣,二氧化碳,氧氣及其混合物。 它們與相對活躍的無定形碳原子進行熱化學反應,以逐漸擴大比表面積以形成孔。 活化孔形成時間從10到60分鐘不等; 三步是使用化學物質的蒸氣調節孔隙結構:例如碳中的苯沉積分子篩的孔壁以調節孔徑以滿足要求。


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