1、碳分子篩碳分子篩簡介及其應(yīng)用簡介及其應(yīng)用姓名：樊曉璞專業(yè)：材料工程學(xué)號：目目 錄錄簡簡 介介1原原 理理2應(yīng)應(yīng) 用用3一、簡 介 碳分子篩 (CMS) 是20世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一種新型吸附劑，是一種優(yōu)良的非極性碳素吸附劑材料，屬于多孔碳的范疇。 碳分子篩的主要成分為元素碳，外觀為黑色柱狀固體。一、簡 介圖1 PSA制氮用碳分子篩一、簡 介 CMS的孔徑主要由 1 nm 以下的微孔和少量大孔組成，孔徑分布均勻，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和氣體選擇性。 因為CMS的這些性質(zhì)，利用其作為吸附劑采用高壓吸附技術(shù)進(jìn)行氣體分離是CMS的主要應(yīng)用領(lǐng)域。二、原 理 在分子篩吸附雜質(zhì)氣體時，大孔和中孔只起到通道的

2、作用，將被吸附的分子運(yùn)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。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(kuò)散到孔內(nèi)，同時限制大直徑分子的進(jìn)入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴(kuò)散速率存在差異，氣體混合物的組分可以被有效的分離。三、應(yīng) 用制氮碳分子篩 制氮碳分子篩因含有大量直徑為 4 埃的微孔，該微孔對氧分子的瞬間親和力較強(qiáng)（氧氣的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)高于氮?dú)猓?，可用來分離空氣中的氧氣和氮?dú)?，工業(yè)上利用變壓吸附裝置（PSA）制取氮?dú)?。三、?yīng) 用制氮碳分子篩圖2 PSA制氮設(shè)備三、應(yīng) 用制氮碳分子篩 PSA空分制氮是當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入CMS吸附塔時，隨著反應(yīng)壓力的不斷增加，O2

3、和N2由于擴(kuò)散速率的不同，所以吸附開始后較短時間內(nèi)， O2的吸附速率大大超過N2的吸附速率。因此，利用CMS對O2和N2在一定時間內(nèi)吸附量不同這一特性，由程序控制器控制加壓吸附、減壓解析的循環(huán)過程，完成O2、N2的分離。三、應(yīng) 用制氮碳分子篩 我國碳分子篩的研發(fā)是在上個世紀(jì)八十年代開始的，至今已有30余年的歷史。九十年代初，大連理工大學(xué)系統(tǒng)研究了空分CMS的制備理論與技術(shù)，并以弱粘結(jié)性的高揮發(fā)分煙煤為原料制備了空分用CMS，其技術(shù)最終在浙江實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，據(jù)報道其生產(chǎn)的產(chǎn)品在國內(nèi)居于領(lǐng)先地位，并達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。三、應(yīng) 用其他 隨著全球環(huán)境保護(hù)的壓力不斷增加、空分設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展、頁巖氣開采等項目的啟動，對