Was ist ein Kohlenstoff-Molekularsieb?

 

Das Kohlenstoff-Molekularsieb ist eine neue Art von Adsorptionsmittel, die in den 1970er Jahren entwickelt wurde. Es ist eine Art hervorragendes unpolares Zellulosematerial auf Kohlenstoffbasis. Kohlenstoff-Molekularsiebe (CMS) werden zur Trennung und Anreicherung von Luft eingesetzt. Stickstoff verwendet einen Stickstoffproduktionsprozess mit normaler Temperatur und niedrigem Druck, der die Vorteile geringerer Investitionskosten, einer schnelleren Stickstoffproduktionsgeschwindigkeit und niedrigerer Stickstoffkosten als der herkömmliche kryogene Hochdruck-Stickstoffproduktionsprozess bietet. Daher ist es derzeit das bevorzugte stickstoffreiche Adsorptionsmittel (PSA) für die Luftzerlegung in der Maschinenbauindustrie. Dieser Stickstoff wird in der chemischen Industrie, Öl- und Gasindustrie, Elektronikindustrie, Lebensmittelindustrie, Kohleindustrie, Pharmaindustrie, Kabelindustrie und Metall verwendet. Es wird häufig in der Wärmebehandlung, beim Transport und bei der Lagerung verwendet.

F & E Hintergrund

In den 1950er Jahren, mit der Flut der industriellen Revolution, wurde die Anwendung von Kohlenstoffmaterialien immer umfangreicher. Unter ihnen war das Anwendungsgebiet von Aktivkohle das PSA-Kohlenstoff-Molekularsieb für die Stickstoffproduktion.
Die Expansion ist am schnellsten, von der ersten Filtration von Verunreinigungen bis zur Trennung verschiedener Komponenten. Gleichzeitig ist mit dem Fortschritt der Technologie die Fähigkeit der Menschheit, Materialien zu verarbeiten, immer stärker geworden. In diesem Fall sind Kohlenstoff-Molekularsiebe entstanden.

Hauptbestandteile des Kohlenstoff-Molekularsiebs

Der Hauptbestandteil des Kohlenstoffmolekularsiebs ist elementarer Kohlenstoff, und das Aussehen ist ein schwarzer säulenförmiger Feststoff. Da es eine große Anzahl von Mikroporen mit einem Durchmesser von 4 Ångström enthält, haben die Mikroporen eine starke momentane Affinität zu Sauerstoffmolekülen und können zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff in der Luft verwendet werden. Die Druckwechseladsorptionsvorrichtung (PSA) wird in der Industrie zur Herstellung von Stickstoff eingesetzt. Das Kohlenstoffmolekularsieb verfügt über eine große Stickstoffproduktionskapazität, eine hohe Stickstoffrückgewinnungsrate und eine lange Lebensdauer. Es ist für verschiedene Arten von PSA-Stickstoffgeneratoren geeignet und ist die erste Wahl für PSA-Stickstoffgeneratoren.
Die Stickstoffproduktion von Kohlenstoffmolekularsieben zur Luftzerlegung ist in der Petrochemie, in der Wärmebehandlung von Metallen, in der Elektronikfertigung, in der Lebensmittelkonservierung und in anderen Industrien weit verbreitet.

Funktionsprinzip

Das Kohlenstoffmolekularsieb nutzt die Eigenschaften des Siebens, um den Zweck der Trennung von Sauerstoff und Stickstoff zu erreichen. Wenn das Molekularsieb Verunreinigungsgas adsorbiert, spielen die Makroporen und Mesoporen nur die Rolle von Kanälen, die die adsorbierten Moleküle zu den Mikroporen und Submikroporen transportieren, und die Mikroporen und Submikroporen sind das eigentliche Adsorptionsvolumen. Wie in der vorherigen Abbildung gezeigt, enthält das Kohlenstoff-Molekularsieb eine große Anzahl von Mikroporen. Diese Mikroporen ermöglichen es Molekülen mit einer kleinen dynamischen Größe, schnell in die Poren zu diffundieren, während sie den Eintritt von Molekülen mit großem Durchmesser einschränken. Aufgrund des Unterschieds in der relativen Diffusionsrate von Gasmolekülen unterschiedlicher Größe können die Bestandteile des Gasgemisches effektiv getrennt werden. Daher sollte bei der Herstellung von Kohlenstoffmolekularsieben entsprechend der Größe der Moleküle die Verteilung der Mikroporen innerhalb des Kohlenstoffmolekularsiebs 0,28 bis 0,38 nm betragen. Innerhalb des Größenbereichs der Mikroporen kann Sauerstoff schnell durch die Poren der Mikroporen in die Poren diffundieren, aber es ist schwierig für Stickstoff, durch die Poren der Mikroporen zu gelangen, wodurch eine Sauerstoff- und Stickstofftrennung erreicht wird. Die Porengröße des Kohlenstoffmolekularsiebs ist die Grundlage für die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff. Wenn die Poren zu groß ist, können Sauerstoff- und Stickstoffmolekularsiebe leicht in die Poren eindringen und sich nicht trennen. Und wenn die Porengröße zu klein ist, können weder Sauerstoff noch Stickstoff eindringen. In den Mikroporen gibt es keine Trennwirkung.