碳分子筛的工作原理

碳分子筛的工作原理,第1张

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028~038nm。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。

国产分子筛由于受条件限制,对孔径大小控制的不是很好。市面上销售的碳分子筛微孔孔径分布在03~1nm,只有岩谷分子筛做到了028~036nm。碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等,第一步先经加工后粉化,然后与基料揉合,基料主要是增加强度,防止破碎粉化的材料;第二步是活化造孔,在600~1000℃温度下通入活化剂,常用的活化剂有水蒸气、二氧化碳、氧气以及它们的混合气。它们与较为活泼的无定型碳原子进行热化学反应,以扩大比表面积逐步形成孔洞活化造孔时间从10~60min不等;第三步为孔结构调节,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,使之满足要求。

ZSM-5沸石的化学组成可用氧化物的摩尔比表示为:09±02M2/nO:Al2O3:5---100SiO2:ZH2O,式中M是阳离子(碱金属钠离子和有机胺离子);n是阳离子的价数;Z是从0到40。

ZSM-5沸石具有很高的硅铝比,根据需要可合成出不同硅铝比的分子筛而且可以在10至3000 以上的广阔范围内变化。

ZSM-5沸石含有十元环,基本结构单元是由八个五元环组成的。其晶体结构属于斜方晶系,空间群Pnma,晶格常数a=201Å,b=199Å,c=134Å。它具有特殊的结构没有A型、X型和Y型沸石那样的笼,其孔道就是它的空腔。骨架由两种交叉的孔道系统组成,直筒形孔道是椭圆形,长轴为57~58 Å,短轴为51~52 Å;另一种是“Z”字形横向孔道,截面接近圆形,孔径为54±02Å。属于中孔沸石。“Z”字形通道的折角为110度。钠离子位于十元环孔道对称面上。其阴离子骨架密度约为179克/厘米3。因此ZSM-5沸石的晶体结构非常稳定。

相对结晶度:Na型 > 85% H型 > 95%

孔径:5A

骨架密度:181(异辛烷测定)

热稳定性:1200℃分子筛可保持结构

水热稳定性:700℃水蒸气处理,分子筛可保持结构

分子筛只是一种材料,没有什么危险性的,它的比表面积比较大,孔道比较丰富而已,其它的性质和普通的物质没有太多区别。一般多以硅酸盐或者磷铝酸盐为主要成分,有时候添加微量的催化剂纳米颗粒,所以一般无毒无味,大多数没有腐蚀性,有些超强酸的分子筛有腐蚀性,不过不常见。所以不用担心。

这种成分最低加入量为3%。

聚氨酯、分子筛复合材料比纯聚氨酯具有更优良的力学性能,分子筛的加入量为3%至7%(质量分数),扩链系数为09至095时,其拉伸强度和耐撕裂强度均有明显提高。

分子筛是一种人工合成,具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石,广泛用于有机化工和石油化工,也是煤气脱水的优良吸附剂。

应该说对身体没有伤害。

因为分子筛材料多为沸石、凹凸棒土等,而沸石、凹凸棒等都不含铅、汞、砷等有害物质,所以不用担心。

分子筛原粉一般不含有石英成分,因为石英一般不能用于制造分子筛。

可以。白磷钙石可以作为一种来源材料,用于生产成分子筛。白磷钙石经过特定的处理过程,可以转化为分子筛的一种主要组成成分——氧化硅(SiO2)。在制备分子筛时,通常会采用类似于水热合成的方法,将白磷钙石与其他原料混合在一起,通过高温高压等条件进行反应,最终制备出分子筛。

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