Kohlenstoffmolekulares Sieb

Arbeitsprinzip

Kohlenstoff-Molekularsieb verwendet Siebeigenschaften, um den Zweck der Trennung von Sauerstoff und Stickstoff zu erreichen. Wenn ein Molekularsieb ein Verunreinigungsgas adsorbiert, spielen Makroporen und Mesoporen nur die Rolle von Kanälen, und adsorbierte Moleküle werden zu Mikroporen und Submikronporen transportiert. Mikroporen und Submikronporen sind echte Adsorptionsvolumina. Wie in der vorherigen Abbildung gezeigt, enthält das Kohlenstoff-Molekularsieb eine große Anzahl von Mikroporen, die es Molekülen mit kleinen kinetischen Größen ermöglichen, schnell in die Poren zu diffundieren, während das Eindringen von Molekülen mit großem Durchmesser begrenzt wird. Aufgrund von Unterschieden in den relativen Diffusionsraten von Gasmolekülen unterschiedlicher Größe können die Komponenten von Gasgemischen effektiv getrennt werden. Daher sollte bei der Herstellung von Kohlenstoff-Molekularsieb entsprechend der Größe der Molekülgröße die Verteilung der Mikroporen im Kohlenstoff-Molekularsieb 0,28–0,38 nm betragen. Innerhalb dieses Mikroporengrößenbereichs kann Sauerstoff schnell durch die Mikroporenöffnung in die Poren diffundieren, während Stickstoff nur schwer durch die Mikroporenöffnung hindurchtreten kann, wodurch eine Trennung von Sauerstoff und Stickstoff erreicht wird. Die Porengröße der Mikroporen ist die Grundlage für die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff durch Kohlenstoff-Molekularsiebe. Wenn die Porengröße zu groß ist, können Sauerstoff- und Stickstoff-Molekularsiebe leicht in die Mikroporen eindringen und keine Trennung erreichen; und wenn die Porengröße zu klein ist, können weder Sauerstoff noch Stickstoff eindringen. In Mikroporen tritt keine Trennwirkung auf.

Das Haushalts-Molekularsieb wird aufgrund der begrenzten Bedingungen durch die Porengröße schlecht kontrolliert. Die Porengrößenverteilung der auf dem Markt erhältlichen Kohlesiebe reicht von 0,3 bis 1 nm, und nur Iwatani-Molekularsiebe erreichen 0,28 bis 0,36 nm. Die Rohstoffe für Kohlenstoff-Molekularsieb sind Kokosnussschalen, Kohle, Harz usw. Der erste Schritt ist das Mahlen nach der Verarbeitung und dann das Kneten mit dem Grundmaterial. Das Grundmaterial ist hauptsächlich ein Material, das die Festigkeit erhöht und ein Quetschen und Schleifen verhindert; Die zweite Stufe besteht in der Aktivierung des in das Loch eingebrachten Aktivators bei einer Temperatur von 600 bis 1000°C. Häufig verwendete Aktivatoren sind Dampf, Kohlendioxid, Sauerstoff und Mischungen. Sie reagieren thermochemisch mit aktiveren amorphen Kohlenstoffen, um ihre spezifische Oberfläche zu erweitern und allmählich Poren zu bilden. Die Aktivierungszeit variiert zwischen 10 und 60 Minuten; Im dritten Schritt wird die Porenstruktur mit chemischen Dämpfen eingestellt: zum Beispiel Benzol in Kohlenstoff.Molekularsieb-Mikroporen werden aufgebracht, um die Porengröße nach Bedarf einzustellen.