Umkehrosmosetrennung organischer flüssiger Moleküle mittels Kohlenstoff-Molekularsiebmembran
Trennung und Reinigung sind in der Produktion und im Leben sehr wichtig. Etwa 40-60% der Energie im Produktionsprozess wird für die Trennung und Reinigung verwendet; Die Trennung von Stoffen mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften ist ebenfalls sehr schwierig, wie z.B. die Trennung zwischen Isomeren. Membranbasierte Trennverfahren können, wenn die Abscheideeffizienz verbessert werden kann, den Energieverbrauch erheblich senken. Zum Beispiel werden Nanofiltrationsmembranen für organische Lösungen zur Reinigung hochwertiger Produkte verwendet, können jedoch aufgrund unzureichender molekularer Spezifität Moleküle ähnlicher Molekülgröße nicht effektiv trennen. Um eine bessere Trenn- und Reinigungsmethode zu erhalten, den Energieverbrauch effektiv zu senken und die Trenneffizienz zu verbessern, müssen die Forscher noch weiter forschen. Einführung in die Ergebnisse Am 19. August berichtete Ryan P. Lively, School of Chemical and Biomolecular Engineering, Georgia Institute of Technology, USA, über eine asymmetrische Kohlenstoffmolekularsieb (CMS) Hohlfasermembran in Nature als potenzielle organische Lösungsmittel-Umkehrosmose-Technologie (OSRO). Material. Die organische Lösungsmittel-Umkehrosmose-Technologie mit Kohlenstoff-Molekularsieb muss nicht nur die Phase der organischen Substanz nicht ändern, reduziert den Energieverlust im Trennprozess, sondern trennt auch die organische Substanz effektiv mit ähnlichen Molekülgrößen. Die Autoren nutzten die Veränderungen in der Permeabilität von Para-Xylol und Ortho-Xylol in CMS-Filmen, um die Permeationsleistung von CMS widerzuspiegeln. Mit der Kohlenstoff-Molekularsiebmembran kann die Umkehrosmosetrennung organischer flüssiger Moleküle erreicht und die Trennung effizient abgeschlossen werden, ohne die Phasenmorphologie zu verändern und den Energieverbrauch zu senken. Aussicht Der Einsatz der Dialyse-Trenntechnologie unter der niedrigen Temperatur und dem hohen Druck der Trennmembran kann den Energieverbrauch stark reduzieren, aber die Abscheideeffizienz und die Selektivität der Trennung sind immer noch große Herausforderungen, und die kontinuierlichen Anstrengungen der Mehrheit der Forscher sind immer noch erforderlich.
Cellulose-Kohlenstoff-Molekularsiebe zur Wasserstofftrennung
Kohlenstoff-Molekularsiebe Die Wasserstoff (H2)-Produktion aus Erdgas gilt als eine der vielversprechendsten Technologien für kohlenstoffarme Energie in der Zukunft und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Im Vergleich zu herkömmlichen H-Reinigungstechnologien haben membranbasierte Trenntechnologien aufgrund ihrer höheren Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit umfangreiche Aufmerksamkeit erhalten. Derzeit gebräuchliche H2- und CO2-Trennmembranen leiden jedoch in der Regel unter einer geringen Abscheideleistung, hohen Kosten und geringer Stabilität bei hohen Temperaturen und hohem Druck. Daher ist es immer noch eine Herausforderung, kommerziell rentable H2-Reinigungsmembranen herzustellen. Carbon-Molekularsieb-Membranen (CMS) werden durch kontrollierte Karbonisierung von Polymervorläufern bei hohen Temperaturen hergestellt und weisen starre Porenstrukturen auf. Wenn die CMS-Membran zu einer Hohlfaser verarbeitet wird, die für ein Membranmodul geeignet ist, wird erwartet, dass sie die Eigenschaften einer hohen Temperatur- und Druckbeständigkeit aufweist. Cellulose hat starke interkettige und intrakettenförmige Wasserstoffbrückenbindungen, was sie in den meisten Lösungsmitteln schlecht löslich macht, wobei nur wenige Lösungsmittel wie N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO), ionische Flüssigkeiten und anorganische Salze ihr Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerk effektiv stören können. Die Gewinnung eines genauen Cellulose-/Lösungsmittel-/Nichtlösungsmittel-ternären Phasendiagramms ist jedoch aufgrund der enormen Viskosität dieses Systems immer noch eine Herausforderung. Auf dieser Grundlage haben Xuezhong He et al. von der Norwegischen Technischen Universität Kohlenstoffhohlfasermembranen (CHFMs) durch Anpassung der Erstarrungstemperatur und der Endverkokungstemperatur des Zellulose/ionischen Flüssig/Wasser-Systems hergestellt und für die H2-Trennung verwendet. Die Forscher bereiteten asymmetrische Zellulose-Hohlfaservorläufer durch einen trockenen und nassen Spinnprozess vor, tauschten sie dann mit Wasser aus, um das ursprüngliche Lösungsmittel EmimAc und DMSO zu entfernen, und erhielten schließlich die entsprechende mikroporöse Struktur durch Hochtemperaturkarbonisierung. Aus den REM-Bildern geht hervor, dass die asymmetrischen Strukturen der äußeren selektiven Schicht und der porösen inneren Stützschicht von etwa 3 μm bei Verwendung unterschiedlicher Karbonisierungstemperaturen noch erhalten bleiben. CHFM-550 bei der niedrigsten Karbonisierungstemperatur hat die niedrigste Härte und den niedrigsten Elastizitätsmodul. Mit der Erhöhung der Karbonisierungstemperatur steigen die Härte und der Elastizitätsmodul allmählich an. Die Zunahme der Härte und des Moduls kann auf die internen strukturellen Veränderungen zurückgeführt werden, die durch den Anstieg der Karbonisierungstemperatur verursacht werden. Gleichzeitig schwächten sich mit der Erhöhung der Karbonisierungstemperatur die Porenspitzen >5 Å ab, während die Porenspitzen 800 und die Selektivität von H2 / CH4 >5700 beträgt, was die Möglichkeit einer H2-Reinigung in einigen Prozessen bietet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit ein asymmetrisches Cellulose-Hohlfasermaterial durch Spinnen von mikrokristalliner Cellulose und EmimAc erzeugte. Die erhaltenen Cellulose-Hohlfasern werden bei hoher Temperatur karbonisiert, um asymmetrische Hohlfasermembranen zu erhalten, deren mikroporöse Struktur ihnen hilft, H2 von anderen Gasen zu trennen.
4A Molekularsiebe, die Rolle von 13x Molekularsieben
Molekularsiebe 3A Molekularsiebe 4A Molekularsiebe 5A Molekularsiebe 13X Molekularsiebe Kohlenstoff-Molekularsiebe 3A Molekularsiebe werden hauptsächlich verwendet in: Trockenmittel für die chemische, Erdöl-, Pharma-, Isolierglas- und andere Industrien. Es wird für die industrielle Dehydratisierung von ungesättigten Kohlenwasserstoffmaterialien wie gekracktem Gas, Butadien, Propylen, Acetylen usw. verwendet. Es kann auch zum Trocknen von Gas, polarer Flüssigkeit und Erdgas verwendet werden. Aufgrund der geringen Porengröße von 3A-Molekularsieben kann die Co-Adsorption anderer Moleküle während des Adsorptionsprozesses effektiv gesteuert werden. 4A Molekularsiebe werden hauptsächlich eingesetzt in: Statische Dehydratisierung in geschlossenen Gas- oder Flüssigkeitssystemen. Als statisches Trockenmittel in Haushaltskälteanlagen, pharmazeutischen Verpackungen, Kfz-Klimaanlagen, elektronischen Bauteilen, verderblichen Chemikalien oder als Entwässerungsmittel in Beschichtungskunststoffsystemen. Es kann auch zum Trocknen von gesättigten Kohlenwasserstoffmaterialien in der Industrie verwendet werden und kann Methanol, Ethanol, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid usw. adsorbieren. Erhältlich in R-12- und R-22-Systemen. Es kann auch für die Trennung und Reinigung von Gas und flüssigen Komponenten verwendet werden, wie die Reinigung von Argon, die Herstellung von wasserfreiem Reagenzethanol usw. Molekulare 4A-Molekularsiebe, die durch 3A-Molekularsiebe adsorbiert werden können, können adsorbiert werden. 5A Molekularsiebe werden hauptsächlich verwendet in: Trennung von n-Isoparaffin, Trennung von Sauerstoff und Stickstoff, Trocknung und Raffination von chemischem, Erdöl und Erdgas, Ammoniak-Zersetzungsgas und anderen Industriegasen und Flüssigkeiten. 13X Molekularsiebe werden hauptsächlich verwendet in: Die Porengröße des 13-fachen Molekularsiebes beträgt 10 A, und die Adsorption eines Moleküls beträgt weniger als 10 A. Es kann für Katalysator-Co-Carrier, Co-Adsorption von Wasser und Kohlendioxid, Co-Adsorption von Wasser und Schwefelwasserstoffgas verwendet werden. Es wird hauptsächlich bei der Trocknung von Medikamenten und Luftkompressionssystemen eingesetzt. Berufliche Vielfalt. Kohlenstoff-Molekularsiebe werden hauptsächlich eingesetzt in: Kohlenstoff-Molekularsieb ist das Adsorbens auf dem PSA-Stickstoffgenerator. Es übernimmt das Prinzip der Druckwechseladsorption (PSA), um Stickstoff aus der Luft zu trennen.
Wie lange dauert es, bis 4a-Molekularsiebe Acetonitril behandeln?
Wenn das aktivierte 4a-Molekularsieb bei der Acetonitril-Entwässerung trüb wird, kann es zuerst mit Wasser gewaschen, dann zur Aktivierung in den Muffelofen gegeben und dann verwendet werden, so dass die Trübung nicht behandelt wird. Wasserentfernungsverfahren für Acetonitril, das mit einem Molekularsieb vom Typ 4a behandelt wurde 1. Fügen Sie Phosphorpentoxid hinzu und refluxen Sie, bis Phosphorpentoxid nicht gelb wird, und dampfen Sie es unter Stickstoffschutz aus;. 2. Fügen Sie Calciumhydrid und Reflux für sechs bis acht Stunden hinzu und dampfen Sie unter Stickstoffschutz aus; 3. Molekularsieb zum Entfernen von Wasser, 4A Molekularsieb bei ca. 300° für 6-8 Stunden trocknen, unter Stickstoffschutz auf Raumtemperatur abkühlen, unter Stickstoffschutz zu Acetonitril geben oder länger als 12 Stunden in trockener Umgebung stehen lassen. 4. Fügen Sie Kieselgel oder 4A Molekularsieb hinzu, um das Wasser in Acetonitril zu entfernen, fügen Sie dann Calciumhydrid hinzu und rühren Sie, bis Wasserstoff nicht mehr freigesetzt wird, so dass Essigsäure entfernt werden kann, so dass nur eine kleine Menge Wasser übrig bleibt. Destillieren Sie dann mit einem hohen Refluxverhältnis und achten Sie darauf, dass Feuchtigkeit nicht eintritt. Aus diesem Grund refluxen Sie Calciumhydrid oder fügen Sie 0,5% -1% Phosphorpentoxid in den Destillationskolben hinzu, um den größten Teil des verbleibenden Wassers zu entfernen. Phosphorpentoxid sollte im Übermaß vermieden werden, da es ein orangefarbenes Polymer bildet. 5. (1) Vorläufige Wasserentfernung Geben Sie das Acetonitril in den Behälter, geben Sie es in das 4A-Molekularsieb (trockenes Molekularsieb) und geben Sie es für 12 Stunden in einen verschlossenen Behälter. (2) Berichtigung. Die Lösung wird nach der vorläufigen Wasserentfernung in einen Rundkolben gegossen, eine angemessene Menge Phosphorpentoxid wird zugegeben und ein magnetischer Rührrotor wird verwendet. Distillieren, bis das Phosphorpentoxid nicht mehr in der Farbe verdunkelt ist (normalerweise 5 bis 6 Stunden). Die Lösung im Spender wurde freigesetzt (zum Waschen der Flasche, die die Lösung enthält, und mit einem Haartrockner getrocknet). Danach wurde die Flasche, die die Lösung enthielt, versiegelt und mit dem unteren Ende des Spenders verbunden, und die Erwärmung wurde fortgesetzt, um die verbleibende Lösung herauszudestillieren, so dass etwa 100 ml ausdampften. HINWEIS: Die Lösung sollte während des gesamten Prozesses kochend bleiben. (3) Konservierung: Fügen Sie die rektifizierte Lösung in ein trockenes Molekularsieb hinzu und bewahren Sie sie an einem versiegelten lichtgeschützten Ort auf. 6. Acetonitril ist unendlich mischbar mit Wasser und Alkohol und kann mit Wasser ein binäres Azeotrop bilden. Seine Zusammensetzung und Azeotrop sind wie folgt: Azeotrop: 77 Grad Celsius (101,33kpa), Acetonitrilgehalt 77% (W) Acetonitril-Dehydratation, aufgrund von Acetonitril und Wasser ist unendlich mischbar, und Acetonitril ist schwer zu dehydrieren. Acetonitril und Wasser können ein Azeotrop bilden, aber das Wasser kann nicht getrennt werden. Zur weiteren Reinigung kann es mit wasserfreiem Calciumchlorid getrocknet, filtriert und mit 0,5-1% fünf% Phosphoroxid (P2O5) refluxiert und dann unter Normaldruck destilliert werden. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis das Phosphorpentoxid (P2O5) nicht mehr gefärbt ist, und fügen Sie dann neu geschmolzenes wasserfreies Kaliumcarbonat (K2CO3) zur Destillation hinzu, um eine Spurenmenge Phosphorpentoxid (P2O5) zu entfernen. 7. Fügen Sie Phosphorpentoxid (5-10g / V) zu Acetonitril hinzu, refluxen Sie es für 2-3 Tage und dampfen Sie es dann aus, wodurch der größte Teil des Wassers entfernt werden kann. Beachten Sie, dass dem Kondensatorrohr während des Rückflusses ein Calciumchlorid-Trocknungsröhrchen hinzugefügt werden sollte. Eine übermäßige Zugabe von Phosphorpentoxid sollte vermieden werden, da sich orangefarbene Polymere bilden können. Eine kleine Menge Kaliumcarbonat wird dem destillierten Acetonitril zur erneuten Destillation zugesetzt, wodurch die Spurenmenge an Phosphorpentoxid entfernt werden kann, und schließlich eine Fraktionierungskolonne für die Fraktionierung verwendet wird. Es ist sehr mühsam, aber es ist reiner, es herauszubekommen. 8. Mit KMnO4 und K2CO3 8 Stunden lang einfließen lassen, dann mit P2O5 in einen Rundkolben dampfen. Für weitere 5 Stunden refluxiert, dann verdampft.
Wie hoch ist die Schüttdichte von 4A Molekularsieb?
Als Adsorptionstrockenmittel wird häufiger 4A Molekularsieb eingesetzt. Wie hoch ist die Schüttdichte von 4A-Molekularsieben? 4A Molekularsieb Sphäroide und Stäbe. 4a Molekularsiebstreifen haben einen Durchmesser von 1,5-1,7 mm, eine Schüttdichte von ≥0,66 g / ml, einen Durchmesser von 3,0-3,3 mm und eine Schüttdichte von ≥ 0,66 g / ml; 4a Molekularsieb Kugeldurchmesser 1,7-2,5mm, Schüttdichte ≥0,7 g / ml, Durchmesser 3,0-3,3 mm, Schüttdichte ≥ 0,7 g / ml; Zu den Parametern gehören auch die Partikelgrößenqualifizierung, die Verschleißrate, die Druckfestigkeit, die statische Wasseradsorptionsrate, die Formaldehydadsorptionsrate, der Verpackungswassergehalt usw. 4A Molekularsieb kann Wasser, Methanol, Ethanol, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Ethylen, Propylen usw. adsorbieren und adsorbiert keine Moleküle mit einem Durchmesser von mehr als 4A (einschließlich Propan), und seine Adsorptionsleistung für Wasser ist besser als bei allen anderen Molekularsieben. Es handelt sich um eine industrielle Molekularsiebvariante mit einer größeren Dosierung. 110°C ist für die Verdunstung von Wasser in der Atmosphäre in Ordnung, aber das Wasser im Molekularsieb kann nicht abgeleitet werden. Daher kann es im Labor durch Trocknen in einem Muschwasserofen aktiviert und dehydriert werden. Die Temperatur beträgt 350°C. 8 Stunden unter Normaldruck trocknen (wenn eine Vakuumpumpe vorhanden ist, kann sie bei 150 ° C mit Luftabsaugung getrocknet werden). Das aktivierte Molekularsieb wird in Luft (ca. 2 Minuten) auf ca. 200°C abgekühlt, d.h. es sollte sofort an einem trockenen Ort gelagert werden. Wenn möglich, verwenden Sie trockenen Stickstoff, um das Gerät nach dem Gebrauch zu schützen, um zu verhindern, dass Schadstoffe wieder in der Luft auftauchen. Das aktivierte 4a-Molekularsieb sollte in der Luft auf ca. 200°C (ca. 2 Minuten) abgekühlt werden, d.h. es sollte sofort gelagert werden. . Einfluss des Si/Al-Verhältnisses von Molekularsieb Unter 100 ist ein niedriges Verhältnis von Silizium zu Aluminium, 100-200 ist ein mittleres Verhältnis von Silizium zu Aluminium. Mehr als 200 ist siliziumhoch. Je höher das Verhältnis von Silizium zu Aluminium, desto besser die thermische Stabilität und Wärmeleitfähigkeit und desto schwächer der Säuregehalt. Das aluminiumhaltige Molekularsieb hat einen Oberflächensäuregehalt. Der Grund für seinen Säuregehalt ist, dass Al dreiwertig ist, während Si vierwertig ist. Ja, es gibt ein Paar Ladungen auf dem dreigliedrigen Aluminium, das die Quelle der L-Säure des Molekularsiebs ist. Wenn zum Ausgleich der Ladungen eine Hydroxylgruppe an das Aluminium gebunden wird, das zur Quelle der B-Säure wird. Das Kieselsäure-Aluminiumoxid-Verhältnis von Molekularsieben kann seine Säureeigenschaften, dh den Säuregehalt und die Säurestärke, stark beeinflussen. Wenn das Verhältnis von Silizium zu Aluminium erhöht wird, wird es mehr Silizium geben, die Menge an Säure wird reduziert und die Säurefestigkeit wird gleichzeitig erhöht. Molekularsiebe verwenden Natriumsalze im Syntheseprozess, so dass die gebildeten Molekularsiebe zuerst Na-Typ sind und H-Typ nach NH4 + -Ionenaustausch und Rösten erhalten werden kann. H-Typ-Molekularsiebe haben eine große Menge an B-Säure. Daher hat das Si/Al-Verhältnis einen entscheidenden Einfluss auf die säurekatalysierte Reaktion.
Welches Molekularsieb aus 3A und 4A hat die kleinste Porengröße?
Beim Kauf von Molekularsieben sagt man nicht konkret, welches Molekularsieb besser ist, sondern nur, welches Molekularsieb besser geeignet ist. Die Hauptfunktion des Molekularsiebs besteht darin, ein Substanzmolekül durch die Porengröße der eigenen Kristallstruktur des Molekularsiebes zu sieben. Wenn Sie die technischen Anforderungen der Wasserentfernung erfüllen, ist es besser, ein 3A-Molekularsieb oder ein 4A-Molekularsieb zu verwenden? Zunächst muss dieses Problem noch spezifisch von der zu dehydrierenden Substanz unterschieden werden. Zuerst muss die Größe des Moleküldurchmessers der Feuchtigkeit (trocken) entfernt werden. Wenn der dynamische Molekulardurchmesser der zu dehydrierenden Substanz (trocken) größer als 3nm und kleiner als 4nm ist, dann, Wenn wir Wasser aus dieser Substanz loswerden wollen, können wir nur 3A Molekularsieb verwenden, denn wenn wir 4A Molekularsieb verwenden, wird es nicht nur das Wasser in der Substanz absorbieren, absorbieren aber auch die Substanz, die dehydriert werden muss. Dies ist der erste Fall, und es gibt einen anderen Die Situation ist, dass, wenn der dynamische Durchmesser des Materials, das dehydriert (getrocknet) werden muss, größer als 4A ist, dann werden im Allgemeinen 4A-Molekularsiebe verwendet, da 4A-Molekularsiebe eine stärkere Fähigkeit haben, Feuchtigkeit aufzunehmen als 3A. Wenn sowohl 3A Molekularsieb als auch 4A Molekularsieb verwendet werden können, um Wasser zu entfernen, welches Molekularsieb sollten wir verwenden? In diesem Fall verwenden wir im Allgemeinen ein 4A-Molekularsieb, da die Wasseraufnahme des 4A-Molekularsiebes mehr als 22% beträgt und die Wasseraufnahmekapazität von 3A mehr als 21% beträgt. Im Allgemeinen ist das Wasseraufnahmevermögen von 4A Molekularsieb stärker als das von 3A Molekularsieb. Das heißt, der Preis für 4A Molekularsieb ist günstiger als der von 3A Molekularsieb.