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碳分子筛的工作原理?

2020-07-07 11:54:08

碳分子筛利用筛分的特性来达到分离氧和氮的目的。 当分子筛吸附杂质气体时,大孔和中孔仅充当通道,被吸附的分子被运输到微孔和亚微孔中,而微孔和亚微孔是实际发挥吸附作用的体积。 碳分子筛包含大量的微孔。 这些微孔可以使动力学尺寸小的分子迅速扩散到孔中,同时限制大直径分子的进入。 由于不同大小的气体分子的相对扩散速率不同,因此可以有效地分离气体混合物的成分。 因此,在制造碳分子筛时,根据分子尺寸的大小,碳分子筛内微孔的分布应为0.28〜0.38nm。 在该微孔尺寸范围内,氧气可以通过微孔孔迅速扩散到孔中,但是氮气难以通过微孔孔,从而实现氧和氮的分离。 微孔的孔径是通过碳分子筛分离氧和氮的基础。 如果孔径太大,氧气和氮气分子筛很容易进入微孔,不能起到分离的作用; 当孔径太小时,氧和氮都不能进入微孔,没有分离作用。

由于条件的限制,国产分子筛不能很好地受到孔径的控制。 市场上碳分子筛的碳孔径分布为0.3〜1nm,仅岩谷分子筛达到了0.28〜0.36nm。 碳分子筛的原料是椰子壳,煤,树脂等,经过加工和粉碎后再与基础材料捏合。 基材主要是为了提高强度并防止压碎和粉化。 二步是激活毛孔。 在600至1000℃的温度下引入活化剂。 常用的活化剂包括水蒸气,二氧化碳,氧气及其混合物。 它们与相对活跃的无定形碳原子进行热化学反应,以逐渐扩大比表面积以形成孔。 活化孔形成时间从10到60分钟不等; 三步是使用化学物质的蒸气调节孔隙结构:例如碳中的苯沉积分子筛的孔壁以调节孔径以满足要求。


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