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碳分子篩主要成分與原理

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主要成分

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埃德微孔,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。碳分子筛制氮量大、氮气回收率高,使用寿命长,适用于各种型号的变压吸附制氮机,是变压吸附制氮机的首选产品。 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

 

 

工作原理

碳分子筛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。如前图所示,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。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异,气体混合物的组分可以被有效的分离。因此,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。