人们在适当的条件下通过对煤,椰子壳,酚醛树脂的碳化,得到了碳分子筛的前驱体再用苯蒸气对其进行沉积,得到3-5埃左右的匀一孔径,这匀一孔径可以对气体分子的筛分分离作用。但碳分子筛的生产过程要消耗大量能源和产生大气污染,是一个高能源高污染的产品。所以回收碳分子筛有利于节约能源和降低大气污染。
这种分子筛具有高选择性、可控性高、多种功能性、活性位点可调等优点。 分子筛是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它具有均一的孔径和的比表面积、热稳定性好、吸附性能强、内表面积大、强度高等特点。分子筛由于其用途的不同,因此分为3A、4A、5A、13X、13X空分分子筛、中空玻璃分子筛、分子筛活化粉、碳分子筛等几类。
碳分子筛分离空气的能力,取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度,氧分子通过碳分子筛微孔系统的狭窄空隙的扩散速度要比氮分子快得多,碳分子筛空分制氮就是基于这一性能,通过PSA使氮气从空气中分离出来。
30多年来,人们用酚醛树脂和椰子壳为原料,控制碳分子筛微孔直径制造碳分子筛用于分离各种气体,用于制氮机和其它变压吸附气体发生器。制备氮气用碳分子筛(CMS)和甲烷碳分子筛(CH4),其制备方法包括四个步骤:
1)碳质材料的破碎、预处理、成型和干燥;
2)成型产品在惰性气氛中碳化;
3)活化;
4)微孔直径调节。
当碳分子筛的微孔直径分布均匀,且微孔直径介于两种气体之间且与待分离组分的分子直径相近时,混合气体在孔隙中的扩散速率或吸附速率不同,从而实现气体分离。
分子筛是具有形状选择性的吸附、催化材料,不仅可望通过选择性催化以减少副产品的生成、提高反应原料的利用率,而且可以通过结构调整、负载改性等手段形成生产所需的功能催化材料,因此越来越多被研究利用到诸多领域,使用也越来越广泛。
分子筛脱水是一个物理吸附过程。物理吸附主要由范氏引力或扩散力所引起 ,气体的吸附类似于气体的凝聚 ,一般无选择性 ,是可逆过程 ,吸附热小 , 吸附所需的活化能小 ,所以吸附速度快 ,较易达到平衡。