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碳分子篩的工作原理是什么

[ 發(fā)布日期:2016-09-14 點擊:2438 來源:m.eparhan.cn 【打印此文】 【關(guān)閉窗口】]

  碳分子篩的工作原理是什么,再搞清楚這個問題之前我們先了解一下碳分子篩的生產(chǎn)工藝流程。

  碳分子篩的主要成分為元素碳,外觀為黑色柱狀固體。因含有大量直徑為4埃的微孔,該微孔對氧分子的瞬間親和力較強,可用來分離空氣中的氧氣和氮氣,工業(yè)上利用變壓吸附裝置(PSA)制取氮氣。

  碳分子篩的原料為椰子殼、煤炭、樹脂等。首先把原材料加工粉末,然后與基料攪拌混勻,基料主要是增加生產(chǎn)國產(chǎn)中的強度,防止破碎粉化的材料;接下來是活化造孔工藝,在800~1000℃溫度下通入活化劑,與較為活潑的無定型碳原子進行熱化學(xué)反應(yīng);最后一個工藝是為孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié),利用化學(xué)物質(zhì)的蒸氣:如苯在碳分子篩微孔壁進行沉積來調(diào)節(jié)孔的大小,使之孔徑滿足要求。

  上面我們講解了碳分子篩的生產(chǎn)工藝流程,下面我們再來介紹一下碳分子篩在制氮機生產(chǎn)中的工作原理。

  制氮碳分子篩用于分離空氣富集氮氣,采用常溫低壓制氮工藝,碳分子篩內(nèi)部包含有大量的微孔,這些微孔允許動力學(xué)尺寸小的分子快速擴散到孔內(nèi),同時限制大直徑分子的進入。碳分子篩正是利用篩分的特性來達到分離氧氣、氮氣的目的。在分子篩吸附雜質(zhì)氣體時,大孔和中孔只起到通道的作用,將被吸附的分子運送到微孔和亞微孔中,微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。在制造碳分子篩時,根據(jù)分子尺寸的大小,碳分子篩內(nèi)部微孔分布應(yīng)在0.28~0.38nm。在該微孔尺寸范圍內(nèi),氧氣可以快速通過微孔孔口擴散到孔內(nèi),而氮氣卻很難通過微孔孔口,從而達到氧、氮分離。微孔孔徑大小是碳分子篩分離氧、氮的基礎(chǔ),如果孔徑過大,氧氣、氮氣分子篩都很容易進入微孔中,也起不到分離的作用;而孔徑過小,氧氣、氮氣都不能進入微孔中,也起不到分離的作用。

  碳分子篩空分制氮已廣泛地應(yīng)用于石油化工、金屬熱處理、電子制造、食品保鮮等行業(yè)。


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