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碳分子筛的工作原理是什么

[ 发布日期:2016-09-14 点击:1211 来源:www.koyhl.com 【打印此文】 【关闭窗口】]

  碳分子筛的工作原理是什么,再搞清楚这个问题之前我们先了解一下碳分子筛的生产工艺流程。

  碳分子筛的主要成分为元素碳,外观为黑色柱状固体。因含有大量直径为4埃的微孔,该微孔对氧分子的瞬间亲和力较强,可用来分离空气中的氧气和氮气,工业上利用变压吸附装置(PSA)制取氮气。

  碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等。首先把原材料加工粉末,然后与基料搅拌混匀,基料主要是增加生产国产中的强度,防止破碎粉化的材料;接下来是活化造孔工艺,在800~1000℃温度下通入活化剂,与较为活泼的无定型碳原子进行热化学反应;最后一个工艺是为孔结构调节,利用化学物质的蒸气:如苯在碳分子筛微孔壁进行沉积来调节孔的大小,使之孔径满足要求。

  上面我们讲解了碳分子筛的生产工艺流程,下面我们再来介绍一下碳分子筛在制氮机生产中的工作原理。

  制氮碳分子筛用于分离空气富集氮气,采用常温低压制氮工艺,碳分子筛内部包含有大量的微孔,这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内,同时限制大直径分子的进入。碳分子筛正是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。在分子筛吸附杂质气体时,大孔和中孔只起到通道的作用,将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中,微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。在制造碳分子筛时,根据分子尺寸的大小,碳分子筛内部微孔分布应在0.28~0.38nm。在该微孔尺寸范围内,氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内,而氮气却很难通过微孔孔口,从而达到氧、氮分离。微孔孔径大小是碳分子筛分离氧、氮的基础,如果孔径过大,氧气、氮气分子筛都很容易进入微孔中,也起不到分离的作用;而孔径过小,氧气、氮气都不能进入微孔中,也起不到分离的作用。

  碳分子筛空分制氮已广泛地应用于石油化工、金属热处理、电子制造、食品保鲜等行业。


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