碳分子篩的工作原理？

2020-07-07 11:54:08

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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。

碳分子篩