炭分子篩與活性炭的生產(chǎn)工序大致相同 吸附分離選擇性不同
    炭分子篩是特別發(fā)達(dá)微孔結(jié)構(gòu)的新型炭質(zhì)吸附劑。
    自1948年Emett發(fā)現(xiàn)樹脂炭化后有分子篩的作用以來(lái)，德國(guó)、日本、美國(guó)及中國(guó)等在此領(lǐng)域均做了卓有成效的工作并先后投入實(shí)際應(yīng)用。
    炭分子篩具有炭素材料所共有的耐熱、耐腐蝕性能，其化學(xué)組成類似與活性炭，但兩者的孔徑分布和孔隙率顯著不同。活性炭的孔徑分布寬，孔徑氛圍介于0.5~10000nm，其中包括孔徑小于2nm的細(xì)孔、2~50nm的中孔和50~100nm的大孔；炭分子篩的孔隙以微孔為主，孔徑較均勻，介于0.3~0.7nm，孔隙的形狀為平行的狹長(zhǎng)縫隙結(jié)構(gòu)，由于它的孔徑只有分子大小，所以可起到分子篩的作用。
    活性炭和分子篩的吸附分離選擇性不同：前者基于其孔隙表面對(duì)不同氣體分子的分子間作用力不通，后者則由微孔尺寸是否允許氣體分子進(jìn)去和微孔內(nèi)表面對(duì)不同氣體的分子作用力不同這個(gè)因素決定。
    制備炭分子篩的工序與活性炭大致相近，由原料煤粉碎加黏結(jié)劑捏合、成型、炭化、活化和炭沉積等工序組成。根據(jù)原料不同，有的只需炭化，有的炭化后尚需輕微活化或適當(dāng)堵化。
   （1）原料
    很多富含碳的物質(zhì)均可作為炭分子篩的制備原料，如木材、果殼（椰殼、核桃殼）、有機(jī)高分子聚合物、煤、半焦和活性炭等，其中以煤為原料有實(shí)用意義。
   （2）預(yù)氧化
    黏結(jié)性煙煤需預(yù)氧化，以破除黏結(jié)性和有利于形成均一微孔，一般用流化床空氣氧化法，溫度200℃左右，時(shí)間數(shù)小時(shí)。
   （3）捏合、成型
    黏結(jié)劑有煤焦油、紙漿廢液等，添加量在25%~40%之間，捏合好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響顯著。
   （4）炭化
    它是關(guān)鍵工序。升溫速度、炭化終溫是重要因素，升溫速度低，有利于揮發(fā)均勻逸出，控制在3~10℃/min，炭化終溫在700~900℃，溫度高有利于生產(chǎn)微孔，一則原有小孔經(jīng)過(guò)收縮變?yōu)楦�小的微孔，二則由于高溫縮聚反應(yīng)而形成新微孔。
   （5）活化
    某些原料（如無(wú)煙煤）在炭化后微孔不多或太小，利用活化劑（如二氧化碳、一氧化碳和水蒸氣）輕度活化，可使孔徑擴(kuò)大到所需范圍。
   （6）炭沉積
    原料經(jīng)炭化和活化后，形成了較發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，但孔徑不均一，有一部分不利于分離的大孔，炭沉積的原理是某些類，如苯、甲苯、長(zhǎng)鏈烷弳等在大孔表面或入口處熱解析出游離碳，從而在盡量不減少炭分子篩有效孔隙容積的前提下使大孔孔徑減少。
    炭分子篩用于空氣分離，不是因?yàn)樗鼘?duì)氧氣和氮?dú)獾钠胶馕�附量不通，而是基于氧氣、氮�(dú)獾臄U(kuò)散速度差異，利用氧氣的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)高于氮?dú)獾奶攸c(diǎn)，在遠(yuǎn)離平衡的條件下使氮?dú)獾玫礁患�。從焦�(fàn)t煤氣中分離氫是基于炭分子篩孔隙內(nèi)表面對(duì)不通氣體分子的分子間力差異，焦?fàn)t煤氣中的成分都可進(jìn)入孔隙，氫分子小，其吸附容量低，故直接穿過(guò)吸附塔而被富集，其他成分則被吸附下來(lái)。
    炭分子篩主要用作吸附劑、氣相色譜固定相及催化劑載體三個(gè)方面：
    1.吸附劑 用于變壓吸附工藝分離空氣制取高純氫氣；
    2.氣相色譜固定相 在永久性和稀有氣體及C₁~C₃烴類的分析方面有優(yōu)良性能；
    3.催化劑載體 用于烴類的選擇加氫或脫氫，其中用炭分子篩進(jìn)行乙苯的催化氧化脫氫實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
    隨炭分子篩應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，不同成分的分離記錄尚需進(jìn)一步研究。

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