4A分子筛是一种人工合成的、具有微孔型立方晶格的硅铝酸盐。依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子,因而被称为“分子筛”。分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体,从而被吸附,否则,被排斥。
碳分子筛(carbon molecular sieve)是20世纪70年代发展起来的一种新型吸附剂,是一种优良的非性碳素材料,制氮碳分子筛(CMS)用于在常温变压下分离空气富集氮气,比传统的深冷高压制氮工艺具有投资费用少,产氮速度快,氮气成本低等优点。因此,它是目前用氮行业的变压吸附(简称P.S.A)空分富氮吸附剂,这种氮气在化学工业、石油气工业、电子工业、食品工业、煤碳工业、医药工业、电缆行业、金属热处理、运输及储存等方面广泛应用。
碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。在分子筛吸附杂质气体时,大孔和中孔只起到通道的作用,将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中,微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。如前图所示,碳分子筛内部包含有大量的微孔,这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内,同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异,气体混合物的组分可以被有效的分离。