第一篇：BET吸附-脫附曲線分析及含義

氣體吸附等溫線通常分為六種，其中五種（I-V）是由國際理論與應(yīng)用化學會（IUPAC）所定義的。I型等溫線表示在低的相對壓力（平衡蒸汽壓與飽和蒸汽壓的比值）時，材料具有很強的吸附能力進而達到平衡。I型等溫線通常被認為是在微孔或者單層吸附的標志，由于強的吸附作用。（這可能也有化學吸附的作用，涉及到在吸附質(zhì)與吸附劑表面的化學鍵作用，這里我們不討論化學吸附）值得注意的是，孔的大小是根據(jù)他們的直徑（或?qū)挾龋﹣磉M行分類的：微孔（小于2nm），中孔（2-50nm），大孔（大于50nm）。鑒于大多數(shù)多孔固體是使用非極性氣體（N2 Ar）進行吸附研究的，所以不太可能出現(xiàn)化學吸附作用。因此，對于I型等溫線的經(jīng)典解釋是材料具有微孔。然而，I型等溫線也有可能是具有孔徑尺寸非常接近微孔的介孔材料。尤其是N2在77K或者Ar在77K和87K圓柱孔情況下，I型等溫線將在較低的相對壓力（大約0.1作用）下達到平衡對于材料是微孔，從最近的一些報道結(jié)果得出的。因此，當I型等溫線沒有在相對壓力0.1處達到平衡，該材料有可能存在大量的中孔或者就是單獨的中孔。然而，這種I型分布有可能在某種程度上介孔孔徑分布范圍變寬。這是因為分布高度均勻圓柱孔的材料可能展示出在相對壓力低于0.1或者更小時，可以在吸附等溫線被識別（因此，這些等溫線可以被分類成IV型等溫線，下面我們會討論）。

盡管，接近飽和蒸汽壓的多層可能會十分不連續(xù)，但大孔材料大多是通過隨著相對壓力增加時，吸附量逐漸地增加的方式進行多層吸附。這種不受限制的多層形成過產(chǎn)生了II型和III型等溫線。在這種情況下，吸附-脫附曲線重合；也就是說，沒有發(fā)生滯后現(xiàn)象。這主要取決于所測試的材料的性質(zhì)，II型等溫線是單層形成的明顯特征，否則是在整個壓力范圍內(nèi)都是凸起的III型等溫線。后者的行為可以觀察到在吸附分子與吸附劑表面和被吸附物作比較時，吸附分子之間的作用是強相互作用。

在介孔材料多層吸附過程中，常常伴隨有毛細管冷凝現(xiàn)象發(fā)生（IV和V型等溫線）。因此，吸附過程最初是類似于大孔材料，但在較高壓力下吸附量上升很陡，是由于毛細管冷凝的原因。在這里孔被填滿后，吸附等溫線達到平衡。毛細管凝聚與毛細管蒸發(fā)一般不在同一壓力下發(fā)生，因此導致了滯后環(huán)的產(chǎn)生。

正如我們上面所提到的，在介孔材料的吸附過程中往往會伴隨有吸附-脫附滯后現(xiàn)象。雖然對這種現(xiàn)象進行了大量的研究，但其原因仍不明確。這種滯后現(xiàn)象通常歸因于熱力動力學或者網(wǎng)狀效應(yīng)或者這兩者的結(jié)合。熱力動力學效應(yīng)與吸附等溫線的吸附或脫附亞穩(wěn)定性有關(guān)，即相比于在氣相貨液相的介孔中，在相對高或低的壓力下毛細管凝聚或者蒸發(fā)可能會到導致延遲的發(fā)生。另外，這種滯后現(xiàn)象也可能是由于網(wǎng)狀效應(yīng)導致，即如果較大的孔通過較小的孔進入到周圍關(guān)鍵中，前者在相對壓力下，不能耗盡。相當于由于后者仍在注入到冷凝的吸附質(zhì)，導致它們的毛細管蒸發(fā)。所以較大的孔可能在相對于小孔連接處孔毛細管蒸發(fā)的壓力下被耗盡（或在相對壓力下吸附-脫附滯后的限制）。雖然滯后環(huán)往往和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，但滯后環(huán)被大家認為是熱力動力學和網(wǎng)狀效應(yīng)的結(jié)合。某種固體材料的吸附等溫線可能也顯示出低壓滯后環(huán)（即使在相對低壓下，滯后環(huán)也不挨著）。低壓滯后顯現(xiàn)可能源于在吸附過程中吸附劑的膨脹或者物理吸附中伴隨著化學吸附過程。

根據(jù)IUPIC的分類，滯后環(huán)分為四類H1-4。H1所展示的是相對平行和接近垂直的等溫線。這種類型的滯后環(huán)通常意味著這種材料是由聚合物（剛性粒子結(jié)合聚集）或者接近球狀粒子均勻地分布。最近研究表明，H1滯后環(huán)也可以表征為一種帶有圓柱孔的集合形狀材料以及高孔徑均勻分布。因此，在吸附等溫線中H1滯后環(huán)表明介孔材料的大孔徑分布均勻性與孔道連通性。

H2型滯后環(huán)的特征是有一個三角形形狀的吸附等溫線。這種等溫線常常出現(xiàn)在測試許多無機氧化物介孔材料，主要歸因于孔道連通性效應(yīng)，這被認為是孔道有較窄的出口（類似于墨水瓶口），但后者的識別非常簡單。的確，H2型滯后環(huán)在一些具有相對均勻渠道狀介孔的材料中得到，當脫附曲線發(fā)生在接近相對壓力低的吸附-脫附滯后。這種較低的限制是所給出的材料在特定的溫度（N2相對壓力0.4，77K；Ar相對壓力0.34和0.26，87K和77K）。應(yīng)該注意的是，在某些特殊情況下，滯后現(xiàn)象將低于這個限制；也就是說，低壓滯后現(xiàn)象。因此，在接近低壓吸附-脫附的限制下，H2型滯后環(huán)不應(yīng)該作為判定差的孔道連通性或墨水瓶孔狀材料的依據(jù)。事實上，新材料具有均勻的籠狀介孔（因此適合與墨水瓶孔固體材料的等溫線模型）具有寬的滯后環(huán)，沒有形成在吸附-脫附曲線中的巨大差異。這些滯后環(huán)似乎是H2和H1的中間類型，而不是H2，可以用以上方法解釋。

H3型滯后環(huán)在相對壓力接近于飽和蒸汽壓時，沒有達到平衡，表明所測材料由聚合物（松散的聚合物）片狀顆粒形成的狹縫狀孔。H4型滯后環(huán)的特征是幾乎水平平行的吸附等溫線，歸因于具有窄的狹縫狀孔的吸附-脫附。H4的滯后環(huán)可能只是有大孔的存在，并嵌入在小孔徑當中。H3與H4型滯后環(huán)很類似，可以認為H3不由板狀材料的狹縫孔所決定。

第二篇：活性炭纖維吸附及脫附技術(shù)研究

活性炭纖維吸附及脫附技術(shù)研究

程萍

(常州大學環(huán)境與安全工程學院,江蘇常州213164）

摘要：活性炭之后出現(xiàn)新一代的吸附材料：活性炭纖維，活性炭纖維的吸附力比顆?；钚蕴扛邘妆兜綆资?，吸附的速率也快到近100~1000倍，具有比分布均勻、吸附速度快、雜質(zhì)少、表面積大、孔徑適中、等優(yōu)點。本文介紹了活性炭纖維的特征意義、制備技術(shù)、脫附技術(shù)、發(fā)展趨勢和應(yīng)用等方面。

關(guān)鍵詞：活性炭纖維；制備方法；脫附技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域

Study on Adsorption and Desorption of Activated Carbon

Fibers

CHENG Ping(SchoolofEnvironmentalandSafetyEngineering,ChangzhouUniversity,Cha

ngzhou 213164,China)Abstract：Activated carbon fiber is a new generation of adsorbent after activated carbon.Its adsorption capacity is several to several times higher than that of granular activated carbon and its adsorption rate is 100-1000 times faster.It has the advantages of large surface area, moderate pore size, uniform distribution, fast adsorption, Less advantages.In this paper, the characteristics of activated carbon fiber, preparation technology, desorption technology, development trends and applications.Key words:Activated carbon fiber;preparation means;desorption technology;application fields 1.活性炭纖維的特征意義

1.1活性炭纖維定義

活性炭纖維（Activated Carbon Fiber，簡稱ACF）是經(jīng)過活化的含炭纖維，簡單地說它是將某種含碳纖維經(jīng)過高溫活化，然后表面出現(xiàn)納米等級的孔徑，比表面積增加，物化特性也隨之改變。

[1]1.2比傳統(tǒng)活性炭優(yōu)勢的體現(xiàn)

傳統(tǒng)活性炭是通過活化處理的多孔炭，呈現(xiàn)顆粒狀或者粉末狀，活性碳纖維為纖維狀，纖維上很多微孔，對于有機氣體，活性炭纖維的吸附力比傳統(tǒng)活性炭在空氣中高幾倍至幾十倍，水溶液中也高5到6倍，吸附速率快到100至1000倍。近20多年活性炭纖維才開始使用，只有個別國家能生產(chǎn)它。它的原料可以是紙、布、絲等形式，它的市場價格比較高，40萬/噸左右，(煤質(zhì)活性炭價格1萬/噸左右，椰殼活性炭價格2萬/噸左右)。但它的制品成本只略有提高是因為它的重量比較輕。根據(jù)它的超強吸附能力可用在工業(yè)上回收有機溶劑，凈化用水和空氣。ACF具有比表面積大、孔徑適中、分布均勻、吸附速度快、雜質(zhì)少等優(yōu)點;被廣泛運用于工業(yè)、食品、空氣凈化、水處理、航空、軍事等行業(yè)。

[2]1.3活性炭纖維的結(jié)構(gòu) 1.3.1物理結(jié)構(gòu)

ACF 微孔為主要孔，達到總體積90 %以上, 無大孔過渡孔, 孔徑單分散而且小。ACF 的孔徑小, 所以吸附分子進入微孔時被孔壁向內(nèi)輻射的引力所握持, 所以ACF 不僅吸附量大, 而且吸附力強。它的微孔直接分布于纖維的表面, 所以吸附時能夠直接與吸附質(zhì)接觸, 吸附和解吸過程很短, 因此有較高的吸附速率和解吸速率。

[3]1.3.2化學結(jié)構(gòu)

ACF內(nèi)碳元素量達到80 %以上,主要由碳原子組成 還有少量氧元素和氫元素, 部分 還有少量N、S 等雜原子?；钚蕴坷w維表面的碳和氧元素能結(jié)合形成一系列支配表面化學結(jié)構(gòu)的含氧官能團。[4]1.4活性炭纖維的特點

比表面積大，一般可達1000到1500m/g,吸附容量是粒狀活性炭的5到10倍。外表面積大，吸脫附速度快，位粒狀活性炭的10到100倍，成本低，設(shè)備體積小，強度較高，不容易密實和粉化，也不會造成二次污染。純度高，可用于醫(yī)療衛(wèi)生和食品等工業(yè)。由于碳含量高，耐高溫，在400C以下正常使用。ACF吸附效率高，可以吸附重金屬和低濃度的有害氣體。

0

[5]

22.活性炭纖維的制備技術(shù)

2.1預處理

預處理主要分預氧化和鹽浸漬兩種。鹽浸漬顧名思義就是把原料纖維充分浸漬在鹽溶液中, 之后將其干燥。此方法比直接進行炭化或活化的既提高收率, 同時也改善了其纖維力學和吸附性能。預氧化處理一般采用空氣預氧化, 原料纖維在一定的溫度范圍內(nèi), 慢慢預氧化一段時間, 或按照一定升溫程序升溫預氧化。預氧化主要是防止纖維高溫炭化和活化的時候發(fā)生熔融并絲。將預氧化和鹽浸漬處理相結(jié)合效果最佳。

[6]2.2炭化

炭化就是在N2等惰性氣體的環(huán)境下在800～1000℃對纖維進行熱處理, 然后除掉大部分非碳的成分, 最后形成有類似石墨微晶結(jié)構(gòu)的炭化纖維。2.3活化

活化是在高溫下用氧化性氣體刻蝕炭化纖維, 使所得ACF 具有理想的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積?；罨姆椒ㄓ谢瘜W活化法和氣體活化法。用于活化的氣體有CO2和O2等。水蒸汽、二氧化碳和碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng);氧和碳的反應(yīng)是強放熱反應(yīng), 難于控制反應(yīng)溫度。

3.活性炭纖維的脫附技術(shù)

3.1過熱蒸汽脫附再生

利用吸附劑達到平衡后所吸附的介質(zhì)在過熱蒸汽或空氣作用下進行熱解和氣提，從吸附劑中解吸出去。再生效果通常與吸附質(zhì)的性質(zhì)，特別是揮發(fā)性有關(guān)。因為ACF具有疏水性，所吸附的有機成分有較好的揮發(fā)性，用一般的空氣或者過熱水蒸汽就能得到不錯的解吸效果。而有些有機物含有特殊的官能團沸點較高，使其隨水蒸汽或空氣揮發(fā)的可能性?。贿€有某些低分子醇，沸點低但是親水性強，也不易隨空氣或者水蒸氣揮發(fā)，所以為了有效脫除這類吸附物，須用較高溫度的過熱水蒸汽或空氣根據(jù)熱分解和高溫揮發(fā)的雙重作用解吸再生，如200～500 ℃的過熱水蒸汽等。

但要值得注意的是：吸附完成后吸附劑還含有約4～5 倍自身重量的水難以用機械或氣體吹脫方式除去水蒸汽的存在，不利于有機吸附質(zhì)的熱解，吸附劑再生效率受到一定影響解吸再生下來有機組分全部溶入飽和蒸汽中，需要冷凝處理。

[7]3.2電流加熱脫附再生

ACF既有良好的吸附性能，同時又是良好的導體。向活性炭纖維上給予一定的電流，用其自身的電阻產(chǎn)熱，使纖維上的有機吸附物組分升溫發(fā)生熱解吸，后通過空氣、氮氣等適量的氣提介質(zhì)將其氧化分解、氣提出去，最后活性炭纖維得到再生。因為電加熱時產(chǎn)生的熱量較大，不用向系統(tǒng)中引入蒸汽和水，于是再生可以在很短的時間內(nèi)完成。這種方法具有再生徹底、速度快、設(shè)備簡單、易操作的優(yōu)點。

注意點就是活性炭纖維起發(fā)熱作用的電阻是由纖維束或纖維氈緊密壓實結(jié)合成的整體產(chǎn)生的。壓實密度和均勻性容易導致局部電流分布不均。因為不能采用過高的電流，所以限制了大的加熱功率，如果要使活性炭纖維的快速再生，就必須對較大處理裝置進行分段分解再生或者降低單個處理裝置的規(guī)模。

[8]3.3電加熱脫附再生

電加熱屬于熱再生的一種方式，因為活性炭纖維導熱性能良好，局部受熱后的熱量能快速擴散到其它部位，特別是氣提介質(zhì)的流動，可以在很短的時間里使均勻受熱，溫度能夠迅速提高。相比電流加熱的方式，電加熱緩解了局部過熱的問題，所以對氣提介質(zhì)的選擇范圍更大一點，既可采用氮氣等惰性氣體，也可以采用空氣。同時對吸附處理裝置的材料要求較低。在電加熱再生過程中，為提高電的加熱效率和使熱量分布均勻，加熱電阻應(yīng)與活性炭纖維材料充分接觸，減少死角。

3.4微波脫附再生

微波加熱是一種全新的熱能技術(shù)，與傳統(tǒng)加熱不同，微波加熱不需要外部熱源，而是向被加熱材料內(nèi)部輻射微波電磁場，推動其偶極子運動，使之相互碰撞、摩擦而生熱。首先，加熱速度快。由于微波能夠深入含有一定水量的活性炭纖維內(nèi)表面，從內(nèi)部發(fā)生熱量，減少了熱傳導阻力，將使加熱速度提高了數(shù)十倍。其次，由于微波從內(nèi)部發(fā)生熱量，并對特定的需要加熱的材料進行加熱，而產(chǎn)生微波的裝置本身不產(chǎn)生熱輻射，熱效率較高。第三，由于維持一定的微波頻率和電場強度，受熱體對微波功率的吸收僅取決于其不同的損耗因數(shù)，因水的損耗因數(shù)比干活性炭纖維大，水因吸收的熱量多而得到快速的蒸發(fā)，避免了局部干活性炭纖維的過熱干燥和熱破壞，使整個活性炭纖維再生過程受熱均勻。

注意點：微波再生裝置一次性投資較高，但能耗較低，因此應(yīng)在處理規(guī)模的基礎(chǔ)上進行技術(shù)經(jīng)濟綜合比較后采用。

[9]3.5其他脫附再生方法

其他可用于活性炭纖維再生的方法主要有有機溶劑再生、超臨界萃取、濕式氧化法等。有機溶劑再生法是利用有機物相似相溶的原理，如對于含苯環(huán)或羥基醇類有機物可采用苯、丙酮、甲醇等有機溶劑洗滌再生。由于廢水中污染組分復雜，再生后有機溶劑無法循環(huán)利用，再生過程復雜、處理費用大，目前采用的不多。超臨界萃取是近年來發(fā)展的再生方法，主要溶劑有CO2、乙醇等，在臨界壓力和溫度下，對吸附飽和后的有機物進行萃取再生。該技術(shù)目前尚不完善，再生過程穩(wěn)定性差。濕式氧化法是采用較高的溫度和壓力，利用氧氣或空氣做介質(zhì)，使有機物在液態(tài)下氧化成低分子有機酸、CO2 和水。該方法的主要問題是再生不徹底、設(shè)備要求高、能耗大、控制系統(tǒng)嚴格等。

4.國內(nèi)外活性炭纖維發(fā)展趨勢

4.1國外活性炭發(fā)展趨勢

世界ACF的工業(yè)化生產(chǎn)已從西方轉(zhuǎn)向中國等發(fā)展中國家，這種產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移在21世紀中期將持續(xù)進行。全球范圍內(nèi)日漸嚴規(guī)使得ACF的需求進一步增長，水處理行業(yè)一直是活性炭消費的巨大市場。其它需求增長較快的領(lǐng)域包括氣體處理市場，美國在此領(lǐng)域的消費量中期內(nèi)將增長5％。最大的潛在活性炭應(yīng)用市場是燃煤火電廠所排放氣體的凈化

[10]

。由于人們對可能的生化恐怖襲擊高度關(guān)注，核、細菌以及化學防護過濾器和個人防護服裝對活性炭的需求也將逐步增加。

4.2國內(nèi)活性炭發(fā)展趨勢

我國一直是美國最大的活性炭輸出國，日本是世界活性炭使用僅次于美國的國家，位居全球第2，日本也是我國第1活性炭出口目的地。我國活性炭出口的3大地區(qū)除東亞、美國之外，歐洲市場也是我國傳統(tǒng)的活性炭出口目的地。我國的活性炭發(fā)展目前有以下幾個特點：生產(chǎn)規(guī)模大型化、生產(chǎn)設(shè)備大型化和現(xiàn)代化、產(chǎn)品多樣化、節(jié)能減排常態(tài)化、加強技術(shù)創(chuàng)新。

5.活性炭纖維的應(yīng)用

5.1活性炭纖維在電子工業(yè)中的應(yīng)用

有些電子元件, 如電阻型濕度檢測元件等, 長期工作于被污染的環(huán)境中, 電阻值與濕度的相關(guān)性會發(fā)生變化, 導致測量精度下降。若用ACF 制作多孔吸濾罩將該元件保護起來, 則可避免上述問題, 從而可以保持其檢測靈敏度。

利用ACF 的比表面積大, 細孔孔徑適中、耐酸堿、導電性能及化學穩(wěn)定性好等特點, 可用于制造電池電極、電容器等電子產(chǎn)品部件。

具有存儲容量大、電導率高、在空氣中使用穩(wěn)定、體積密度小、可多次重復使用的特點。尤其是雙層電容器, 容量是普通鋁電解電容器的100 萬倍, 可用于一些小型的存貯永久性電源。

比表面積大的ACF 還是捕集太陽光能的良好黑體, 它的導熱率大, 容易實現(xiàn)光能向熱能的轉(zhuǎn)換, 而且ACF 比金屬輕得多, 便于安裝和使用。此外, ACF 在電極材料、駐電容器等方面也有很大的應(yīng)用潛力。

5.2活性炭纖維在氣體處理中的應(yīng)用

含硫廢氣的排放是造成大氣污染的主要原因之一, 其中SO2 是危害最大、數(shù)量最多的大氣污染物。ACF具有吸附轉(zhuǎn)化SO2 的獨特性能, 對ACF 脫硫性能的研究已經(jīng)成為科研人員廣泛關(guān)注的焦點。目前, 具有較高的脫硫活性的ACF 主要是由聚丙烯腈和各向同性瀝青前驅(qū)體轉(zhuǎn)變成纖維后再活化制備的。ACF 對空氣中的其他污染物如硫化氫、氮的氧化物、揮發(fā)性有機化合物等也有很好的吸附作用。另有研究發(fā)現(xiàn), 以ACF 為吸附材料可高品質(zhì)地從有機尾氣中回收烷烴、烯烴、芳香烴、酮、醇、醛、鹵代烴等有機溶劑和氣體, 尾氣中有機物的回收率達98 %以上[11]。

5.3活性炭纖維在水處理中的應(yīng)用

ACF 用于處理生產(chǎn)廢水的目的是:除去BOD、COD、TOC、顏色、臭味、油、苯酚等, 除去妨礙生物處理的物質(zhì)和生物難于分解的物質(zhì), 除去汞及其他金屬, 除去放射性核素, 制備再循環(huán)水。

ACF對飲用水凈化有特殊功能, 載銀的ACF具有很好的抗菌活性, 可用來軟化飲用水并除去水中的細菌[14]。用ACF 處理飲用水中的三氯甲烷, 在相同的條件下, 其吸附量和有效吸附時間是柱狀活性炭的2倍。ACF 還可用于工業(yè)廢水的處理。用ACF 處理不同濃度的含酚有機廢水不僅吸附速度快而且再生容易。ACF 對金屬離子有較好的吸附能力, 故可將其用來處理無機廢水。ACF 還可吸附水溶液中的Au3+ , Pt4+ , Fe3+并將其分別還原為Au，Pt2+ , Fe2+。

5.4活性炭纖維作為催化劑和催化劑載體應(yīng)用

ACF 出色的耐熱性、耐酸堿性使之可以作為催化劑的有效成分。以ACF 為載體的催化劑對NO 的催化還原作用比單一組分催化劑對NO 的轉(zhuǎn)化率更高, 溫度適應(yīng)范圍廣, 催化劑壽命長。

ACF 還可用來制備載體催化劑。ACF 具有良好的導熱性能, 摻入催化劑中, 能有效地提高催化劑的傳熱能力, 對于放熱劇烈的反應(yīng)尤為有利。用ACF 制作的負載型催化劑, 可用于化工反應(yīng)體系、冶金、選礦的廢氣治理及汽車尾氣治理等

[12]

。負載某金屬如Cu 的ACF, 可在一定條件下將NOx 還原為N2,將CO在室溫下就能轉(zhuǎn)化為CO2 等。負載金屬氫氧化物的ACF 也是良好的催化劑, 可將NO還原為N2。

5.5活性炭纖維在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 5.5.1勞保防護

用ACF 制成的防毒面具及化學防護衣, 適合有毒氣體崗位的化學防護。此外, 可防化學輻射, 用于制作防化學輻射器材。

5.5.2環(huán)境監(jiān)測

ACF 對大氣、水中痕量物質(zhì)有優(yōu)良的吸附性能。已發(fā)明的ACF 環(huán)境監(jiān)測儀器使用、攜帶方便。

5.5.3溶劑回收

ACF 吸脫附速度快、吸附容量大、脫附溫度低、所含金屬離子少, 可有效地將工業(yè)加工生產(chǎn)的低沸點化合物、脂肪族化合物、及某些危害人體健康的有機溶劑、毒劑、腐蝕性溶劑等脫除并回收。

5.5.4醫(yī)療服務(wù)

ACF 還可以凈化血液中的病毒, 可作為內(nèi)服解毒劑。制造人工肝臟、人工肝臟輔助裝置和腎臟等。

6.展望

隨著科學工作者的努力, ACF 的制備工藝不斷得到完善,但仍然存在不足, 如造價高, 是GAC的10倍以上，故其應(yīng)用受到限制, 沒有活性炭顆粒應(yīng)用廣泛;制備理論方面的研究不夠深入。所以今后制備ACF 的工作重點將會是:(1)改進設(shè)備、完善工藝、降低生產(chǎn)成本;(2)加強ACF 制備理論的研究,以為生產(chǎn)出有更高比表面積和吸附容量的ACF 提供理論基礎(chǔ);(3)不斷開發(fā)新的原料, 生產(chǎn)出更多品種的ACF;(4)制備出與其它功能材料復合的ACF, 使其成為多功能復合材料。參考文獻

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第三篇：變壓吸附工藝分析

變壓吸附工藝分析

變壓吸附（PSA）技術(shù)是近3多年來發(fā)展起來的一項新型氣體分離與凈化技術(shù)。變壓吸附（PSA）氣體分離裝置中的吸附主要為物理吸附。變壓吸附氣體分離工藝過程的實現(xiàn)主要是依靠吸附劑在吸附過程中所具有的兩個基本性質(zhì)：一是對不同組分的吸附能力不同，而是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第一個特性，實現(xiàn)了對混合氣體中某些組分的分離、提純；利用吸附劑的第二個性質(zhì)，實現(xiàn)吸附劑在低溫高壓下吸附、在高溫低壓下解吸再生。

一．基本原理

任何一種吸附對于同一被吸附氣體（吸附質(zhì)）來說，在吸附平衡情況下，溫度越低，壓力越高，吸附量越大。反之，溫度越高，壓力越低，則吸附量越小。因此，氣體的吸附分離方法，通常采用變溫吸附或變壓吸附兩種循環(huán)過程。

如果壓力不變，在常溫或低溫的情況下吸附，用高溫解吸的方法，稱為變溫吸附（簡稱TSA）。顯然，變溫吸附是通過改變溫度來進行吸附和解吸的。變溫吸附操作是在低溫（常溫）吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂線進行，由于吸附劑的比熱容較大，熱導率（導熱系數(shù)）較小，升溫和降溫都需要較長的時間，操作上比較麻煩，因此變溫吸附主要用于含吸附質(zhì)較少的氣體凈化方面。

如果溫度不變，在加壓的情況下吸附，用減壓（抽真空）或常壓解吸的方法，稱為變壓吸附。變壓吸附操作由于吸附劑的熱導率較小，吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大，故可將其看成等溫過程，它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進行，在較高壓力下吸附，在較低壓力下解吸。變壓吸附既然沿著吸附等溫線進行，從靜態(tài)吸附平衡來看，吸附等溫線的斜率對它的是影響很大的。

吸附常常是在壓力環(huán)境下進行的，變壓吸附提出了加壓和減壓相結(jié)合的方法，它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統(tǒng)。在等溫的情況下，利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環(huán)過程。吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量隨著壓力的升高而增加，并隨著壓力的降低而減少，同時在減壓（降至常壓或抽真空）過程中，放出被吸附的氣體，使吸附劑再生，外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生。因此，變壓吸附既稱等溫吸附，又稱無熱再生吸附。

在實際生產(chǎn)中根據(jù)原料氣的組成、壓力機產(chǎn)品凈化要求的不同可選擇PSA、TSA或PSA+TSA工藝。變壓吸附根據(jù)降壓解吸方式的不同分為兩種工藝：PSA與真空變壓吸附（VPSA）。在實際生產(chǎn)種，究竟采用何種吸附工藝，主要根據(jù)原料氣的組成性質(zhì)、壓力、流量、產(chǎn)品的要求等決定。

變壓吸附(Pressure Swing Adsorption)分離技術(shù)是一種低能耗的氣體分離技術(shù)。變壓吸附（PSA）工藝所要求的壓力一般在0.1～2.5MPa，允許壓力變化范圍較寬，一些有壓力的氣源，如氨廠弛放氣、變換氣等，本身的壓力可滿足變壓吸附(PSA)工藝的要求，可省去再次加壓的能耗。對于處理這類氣源，PSA制氫裝置的消耗僅是照明、儀表用電及儀表空氣的消耗，能耗很低；PSA裝置壓力損失很小，一般不超過0.05MPa。

變壓吸附循環(huán)是吸附和再生的循環(huán)，吸附過程是吸附劑在加壓時吸附混合氣中的某些組份，未被吸附組份通過吸附器層流出，當吸附劑被強吸附組分飽和以后，吸附塔需要進入再生過程，也就是解吸或脫附過程。在變壓吸附過程中吸附器內(nèi)吸附劑解吸是依靠降低雜質(zhì)分壓實現(xiàn)的，在工業(yè)裝置上可以采用的方法有： 1)降低吸附器壓力(泄壓)2)對吸附器抽真空 3)用產(chǎn)品組分沖洗

l 常壓解吸：

升壓過程(A-B): 經(jīng)逆放解吸再生后的吸附器處于過程的最低壓力P1、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q1(A點).在此條件下用產(chǎn)品組分升壓到吸附壓力P3，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q 1不變(B點).吸附過程(B-C): 在恒定的吸附壓力下原料氣不斷進入吸附器，同時輸出產(chǎn)品組分.吸附器內(nèi)雜質(zhì)組分的吸留量逐步增加，當?shù)竭_規(guī)定的吸留量Q3時(C點)停止進入原料氣，吸附終止.此時吸附器內(nèi)仍預留有一部分未吸附雜質(zhì)的吸附劑(如吸附劑全部被吸附雜質(zhì)，吸留量可為Q4，C’點)。

順放過程(C-D): 沿著進入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，流出的氣體仍為產(chǎn)品組分，用于別的吸附器升壓或沖洗.在此過程中，隨床內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)被不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，因此雜質(zhì)并未離開吸附器，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q3不變.當吸附器降壓到D點時，床內(nèi)吸附劑全部被雜質(zhì)占用，壓力為P2。

逆放過程(D-E): 開始逆著進入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，直到變壓吸附過程的最低壓力P1(通常接近大氣壓力)，床內(nèi)大部分吸留的雜質(zhì)隨氣流排出器外，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q2。

沖洗過程(E-A): 根據(jù)實驗測定的吸附等溫線，在壓力P1下吸附器仍有一部分雜質(zhì)吸留量，為使這部分雜質(zhì)盡可能解吸，要求床內(nèi)壓力進一步降低.在此利用別的吸附器順向降壓過程排出的產(chǎn)品組分，在過程最低壓力P1下進行逆向沖洗不斷降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨沖洗氣帶出吸附器.經(jīng)一定程度沖洗后，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量降低到過程的最低量Q1時，再生終止.至此，吸附器完成了一個吸附—解吸再生過程，再次升壓進行下一個循環(huán)。l 真空解吸：

升壓過程(A-B): 經(jīng)真空解吸再生后的吸附器處于過程的最低壓力P0、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q1(A點).在此條件下用產(chǎn)品組分升壓到吸附壓力P3，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q 1不變(B點)。

吸附過程(B-C): 在恒定的吸附壓力下原料氣不斷進入吸附器，同時輸出產(chǎn)品組分.吸附器內(nèi)雜質(zhì)組分的吸留量逐步增加，當?shù)竭_規(guī)定的吸留量Q3時(C點)停止進入原料氣，吸附終止.此時吸附器內(nèi)仍預留有一部分未吸附雜質(zhì)的吸附劑(如吸附劑全部被吸附雜質(zhì)，吸留量可為Q4，C’點)。

順放過程(C-D): 沿著進入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，流出的氣體仍為產(chǎn)品組分，用于別的吸附器升壓或沖洗.在此過程中，隨床內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)被不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，因此雜質(zhì)并未離開吸附器，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量Q3不變.當吸附器降壓到D點時，床內(nèi)吸附劑全部被雜質(zhì)占用，壓力為P2。

逆放過程(D-E): 開始逆著進入原料氣輸出產(chǎn)品的方向降低壓力，直到變壓吸附過程的最低壓力P1(通常接近大氣壓力)，床內(nèi)大部分吸留的雜質(zhì)隨氣流排出器外，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為Q2。

抽空過程(E-A): 根據(jù)實驗測定的吸附等溫線，在壓力P1下吸附器仍有一部分雜質(zhì)吸留量，為使這部分雜質(zhì)盡可能解吸，要求床內(nèi)壓力進一步降低.在此利用真空泵抽吸的方法降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨抽空氣帶出吸附器.抽吸一定時間后，床內(nèi)壓力為P0，雜質(zhì)吸留量降低到過程的最低量Q1時，再生終止。至此，吸附器完成了一個吸附—解吸再生過程，再次升壓進行下一個循環(huán)。二．變壓吸附脫炭

變壓吸附基本工作原理是利用吸附劑對吸附質(zhì)在不同的分壓下有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定壓力下對被分離的氣體混合物的各組分有選擇吸附的特性，加壓吸附除去原料氣中的雜質(zhì)組分，減壓脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。因此，采用多個吸附床，循環(huán)地變動所組合的各吸附床壓力，就可以達到連續(xù)分離氣體混合物的目的。

合成氨變換氣中主要組分為：水（汽）、有機硫、無機硫、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮、氬及氫氣。這些氣體組分在物理吸附劑上的吸附能力和吸附量，在一定的溫度和壓力下依次減弱和減少。當變換氣通過吸附床層時，在前的組分優(yōu)先被吸附，即使吸附劑已經(jīng)吸附了在后的組分，在前的組分也會把它頂替出來。難吸附組分氫、氮、甲烷、一氧化碳等氣體很少被吸附，從吸附塔出口端排出，做為脫除了二氧化碳的氣體輸出。在吸附床降壓時，被吸附的二氧化碳等氣體解吸出來，同時吸附劑獲得再生。l 裝置主要類型：

由于用途不同，變壓吸附脫碳裝置可分為三種類型：單純脫除二氧化碳獲得凈化氣的裝置；脫除變換氣中的二氧化碳并聯(lián)產(chǎn)食品級液體二氧化碳的裝置；同時制取脫碳凈化氣和純度為98%的氣體二氧化碳的裝置。（1）PSA脫碳裝置

目前中小型合成氨廠采用最多的仍是單純脫除CO2獲得凈化氣的PSA裝置，以替代傳統(tǒng)的濕法脫碳。根據(jù)氨廠的不同需要又分為兩種工藝，一種是替代碳化以增產(chǎn)液氨為目的的脫碳工藝。變換氣經(jīng)PSA脫碳后凈化氣中CO2含量小于0.2%，直接進精煉工序。目前此類裝置運行情況，氫回收率﹥97%，凈化氣中氫氮比在3.0左右，并且在脫除CO2的同時，還將大部分雜質(zhì)如CH4、CO、H2S脫除，減小了后續(xù)工段的負擔。另一種是用于與聯(lián)醇裝置配套的工藝。由于凈化氣用于聯(lián)醇生產(chǎn)，考慮到甲醇合成催化劑的壽命和盡可能提高CO的回收率問題，一般將脫碳凈化氣中的CO2含量控制在1%~5%的水平。目前此類裝置運行情況，氫回收率﹥98%，CO回收率﹥90%。在脫除CO2的同時，還將變換氣中的硫化物脫除到0.1mg/m3（標）的水平，原料氣中所含微量氯、氨、水、砷等雜質(zhì)可同時脫除。（2）脫碳并聯(lián)產(chǎn)液體CO2裝置

將來自PSA脫碳裝置的解吸氣在常壓狀態(tài)下進入壓縮機，加壓到一定的壓力后首先進行預處理，除去解吸氣中所含的各類硫化物、微量的砷、氟、氯等以及飽和水，以滿足食品級CO2的要求。預處理后的氣體冷卻到0℃以下，使解吸氣的CO2成為液體，然后進入提純塔使CO2和其他氣體分離，最后在提純塔底部得到純度為99.5%~99.999%的食品級液體CO2產(chǎn)品。

（3）脫碳并同時制取純CO2裝置，該裝置是由提純系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)兩部分組成，兩系統(tǒng)均采用多塔PSA工藝。變換氣通過提純系統(tǒng)將CO2濃度富集到98.5%以上，供尿素裝置使用。出提純系統(tǒng)的中間氣進入凈化系統(tǒng)，凈化系統(tǒng)將中間氣中的CO2進一步凈化到0.2%以下，以保證合成氨生產(chǎn)需要。

兩段法變壓吸附脫碳的主要特點是，第一段脫除大部分二氧化碳，出口氣中二氧化碳控制在8-12%，吸附結(jié)束后，通過多次均壓步驟回收吸附塔中的氫氮氣。多次均壓結(jié)束后，吸附塔內(nèi)還有0.06MPA（表）的壓力，然后逆著吸附方向降壓放空，直到吸附塔內(nèi)壓力放到常壓為止，二氧化碳被排放出來，其濃度大于98%吸附劑得到初步再生。吸附得到初步再生。吸附塔逆放結(jié)束后，先與中間氣緩沖罐連通，用中間氣緩沖罐中的氫氮氣對吸附塔升壓，直到中間氣緩沖破罐與吸附塔的壓力平衡為止再用均壓和產(chǎn)品氣對床層逆向升壓至接近吸附壓力，吸附床便開始進入下一個吸附循環(huán)過程。經(jīng)過對第一段脫碳工業(yè)裝置的分析，多次均壓結(jié)束后，吸附塔還有0.06Mpa（表）的壓力，吸附塔解吸氣中的二氧化碳含量平均大于98%其它為氫氣，氮氣，一氧化碳及甲院：第二段將第一段吸附塔出口氣中的二氧化碳脫至0.2%以下，吸附結(jié)束后通過多次均壓步驟回收吸附塔中的氫氮氣。多次均壓結(jié)束后，吸附塔內(nèi)還有0.09MPA（表）的壓力）吸附壓力為0.8MPA時），通過降壓入入中間緩沖罐，直到吸附塔內(nèi)壓力與中間緩沖罐壓力平衡為止，此時，吸附塔內(nèi)壓力在0.005-常壓MPA之間。再生結(jié)束后，用均勻氣和產(chǎn)品氣對床野逆向升壓至接近吸附壓力，吸附床便開始進入下一個吸附循環(huán)過程。第二段吸附塔均壓結(jié)束后，吸附塔內(nèi)的有效氣體沒有直接放空，而是利用中間緩沖罐將其返回到第一段吸附塔加以回收。

三、變壓吸附制氧

變壓吸附制氧的基本原理是利用空氣中的氮和氧在吸附劑上因壓力不同而吸附性能的差異來選擇性吸附進行氧氮分離，吸附氮氣及其它雜質(zhì)，產(chǎn)出氧氣。根據(jù)吸附分離的吸附和解吸壓力的不同，通?？蓪⒊刈儔何街品蛛x制氧工藝分成三種不同的工藝方式。

1、常壓解吸變壓吸附制氧（PSA-O2）：

與空氣變壓吸附分離制氮流程相似，一定壓力（0.3 MPa ～0.55MPa）的壓縮空氣經(jīng)空氣預處理系統(tǒng)除去油、塵及大部分的汽態(tài)水份后，潔凈空氣進入PSA-O2系統(tǒng)吸附塔，潔凈空氣中大部分的氮氣、二氧化碳、殘余水份被吸附，氧氣則被分離出來。當吸附塔內(nèi)被吸附的雜質(zhì)組份達到設(shè)定控制值時，通過常壓脫附解吸，使該吸附塔的制氧吸附劑再生。由兩塔組成的吸附分離系統(tǒng)在DCS系統(tǒng)的控制下通過程控閥門的起閉而循環(huán)切換完成連續(xù)制氧，該制氧流程通常稱為變壓吸附常壓解吸制氧流程（PSA-O2）。

2、真空解吸變壓吸附制氧（VPSA-O2）：

經(jīng)鼓風機鼓風輸送低壓的原料空氣（25KPa-39KPa），凈化除去粉塵后進入吸附塔，吸附塔為兩塔或三塔體系，吸附塔產(chǎn)品氣為氧氣?？諝庵械牡獨?、二氧化碳、水蒸氣被吸附達到設(shè)定控制值后，由于吸附壓力較低，先通過常壓解吸，再經(jīng)過真空泵抽真空達到一定真空度，使吸附塔內(nèi)吸附劑雜質(zhì)徹底脫附再生。由兩塔或三塔組成的吸附分離制氧系統(tǒng)在PLC或DCS系統(tǒng)的控制下，程控閥循環(huán)切換完成連續(xù)產(chǎn)氧，該流程通常稱真空解吸變壓吸附制氧流程（VPSA-O2）。

3、真空解吸制氧（VSA-O2）：

經(jīng)鼓風機鼓風輸送低壓的原料空氣（15KPa ～19KPa），凈化除去粉塵后進入吸附塔，吸附塔為兩塔或三塔體系，吸附塔產(chǎn)品氣為氧氣?？諝庵械牡獨?、二氧化碳、水蒸氣被吸附達到設(shè)定控制值后，由于吸附壓力較低，先經(jīng)常壓解吸，再經(jīng)真空泵抽真空達到一定真空度進行真空解吸，徹底脫附再生吸附塔內(nèi)分子篩雜質(zhì)。由兩塔或三塔組成的吸附分離制氧系統(tǒng)PLC或DCS系統(tǒng)的控制下，程控閥循環(huán)切換完成連續(xù)產(chǎn)氧，該流程通常稱真空解吸制氧流程（VSA-O2），設(shè)備規(guī)模更大，經(jīng)濟性更強。

第四篇：2011高中生物曲線分析總結(jié)

2011高中生物曲線分析總結(jié)

坐標曲線題是高考中的一種常見題型，它以直角坐標系為表現(xiàn)形式，通過曲線的變化，揭示生命現(xiàn)象與某些因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，或反映某項生理指標隨某些因素的變化而發(fā)生的規(guī)律性變化。由于這類題目將大量信息隱藏在圖像之中，能夠較為全面地考查學生獲取信息、處理信息和運用信息等多種能力，具有較高的區(qū)分度，因而備受命題專家親睞。同學們在解答這類題目時失誤較多。因此，有必要一起探討坐標曲線題的解題策略，以提高同學們的解題能力。坐標曲線題的考查形式和命題意圖

考查形式

考查學生

1、識圖

2、析圖

3、說圖

4、繪圖

分析方法：

一．嚴格按照“三看”要求識圖。一看坐標軸：橫軸、縱軸各表示什么？

命題意圖

獲取信息的能 處理信息的能力

表達信息的能力 運用信息的能力

二看曲線的變化趨勢：①上升（直線上升，逐漸上升）？②下降（直線下降，逐漸下降）？③還是保持穩(wěn)定？④先上升后下降？先下降后上升？

三看關(guān)鍵點： ①曲線的起點、終點；②曲線與橫軸的交點、與縱軸的交點、兩條曲線相交的交點；③曲線的頂點、轉(zhuǎn)折點、最低點等。

二、析圖。析圖是關(guān)鍵，在識圖的基礎(chǔ)上，通過深入細致的分析，重點解決以下問題： 目的要求

1、分析橫、縱坐標：分析橫、縱坐標的生物學含義，找準兩者之間的聯(lián)系。

2、解釋：曲線的各種變化趨勢產(chǎn)生的原因；

找出多條曲線之間差異產(chǎn)生的原因。

3、分析各關(guān)鍵點：（起點、終點、轉(zhuǎn)折點、交點、頂點、最低點）所表示的生物學含義及其產(chǎn)生原因。

解題策略

1、聯(lián)想：

在認真審題的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)想，找準理論原理。

2、信息轉(zhuǎn)換： 對坐標軸或題干中的信息進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成自己較熟悉的形式，類似于“同等變形”。通過信息轉(zhuǎn)換，將自變量（橫坐標）與因變量（縱坐標）真正“掛上鉤”。

3、遵循“單一變量原則”，化繁為簡：如果有多條曲線，可能會有多個自變量。可進行“分別分析”（先單獨分析其中一個自變量對因變量的影響，再單獨分析第二個自變量）；最后“綜合分析”，得出結(jié)論?！胺謩e分析”時逐一分析每條曲線，或作出必要的“輔助線”。

三、說圖將圖像信息轉(zhuǎn)變成文字信息，說圖是難點。要求：科學、準確、嚴謹、規(guī)范、簡煉、工整。

答題策略

1、認真審題，弄清題意，在充分識圖、析圖基礎(chǔ)上扣題作答。

2、運用生物學理論原理，正確揭示變量之間的因果關(guān)系。

3、根據(jù)曲線的變化情況，將曲線分成若干段，分別敘述，防止缺漏或混為一談。

4、要用專業(yè)術(shù)語和專業(yè)名詞，盡量運用課本上的語句表達，或?qū)φn本語句作適當修改后運用。

5、用詞要恰當：可從題干中分析要用的詞，或根據(jù)曲線的變化情況確定要用的詞。如： 促進、抑制；正比、反比（定量，有一具體的斜率）正相關(guān)、負相關(guān)（定性，無具體的斜率）加強、減弱；過強；過快；“逐漸……”等，對這些詞要用心比較，領(lǐng)悟其中的差異。

6、語言簡煉、流暢，突出重點和得分點，不拖泥帶水。書寫工整清晰，不亂涂亂改，無錯別字。

四、繪圖

要將文字信息轉(zhuǎn)變成坐標曲線，繪圖也是難點。繪制曲線有兩種類型：定量曲線和定性曲線。

（一）定量曲線

將具體的數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)變成圖像信息。

繪圖步驟

1、定軸：確定坐標軸；標注單位和數(shù)值。

2、描點：根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)描點，有時要對數(shù)據(jù)進行必要的處理。連點成線：如果有具體的比值（斜率一定），要連點成直線；

如果沒有具體的比值（斜率一定），要連點成光滑的曲線。

（二）定性曲線 將自變量和因變量之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過直觀的圖像表現(xiàn)出來。

1、確定坐標軸：認真審題，找準自變量和因變量，確定坐標軸，標注單位或符號。

2、找準關(guān)鍵點：起點、終點、最高點、最低點、轉(zhuǎn)折點、與坐標的交點等。

3、分析曲線的條數(shù)及每條曲線的走勢：從哪段到哪段上升、從哪段到哪段下降？

4、畫線并標注文字。高中生物常見坐標曲線：

第五篇：變壓吸附制氮機的原理分析

變壓吸附制氮機的原理分析

川匯氣體

變壓吸附制氮機名詞解釋及工作原理分析

變壓吸附（PSA）制氮技術(shù)，具有能耗低、低噪音、無污染、操作簡便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點?？蓾M足各種用氣需要，在冶煉、金屬加工、石化工業(yè)、電子工業(yè)、食品行業(yè)、倉儲運輸、等眾多領(lǐng)域得到廣泛使用。

變壓吸附制氮機是以空氣為原料，利用分子篩吸附劑對空氣中氮、氧不同的吸附性能，在常溫下變壓吸附(簡稱PSA)制取氮氣。主要結(jié)構(gòu)由空氣凈化系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，制氮系統(tǒng)、氮氣儲罐等部分構(gòu)成。

碳分子篩是由碳組成的多孔物質(zhì)，孔結(jié)構(gòu)模型為無序堆積碳素結(jié)構(gòu)。它分離空氣的能力，取決于空氣中各種氣體在碳分子篩微孔中的不同擴散速度或不同的吸附力。由于氧分子通過碳分子篩微孔系統(tǒng)的狹窄空隙的擴散速度比氮分子快得多。因此，當加壓時它對氧優(yōu)先吸附，而氮則被富集成高純度氣體。變壓吸附制氮機正是利用這一特性，采用加壓吸附、減壓解吸的方式實現(xiàn)氮氧分離。變壓吸附法通常使用兩塔并聯(lián)，交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)的氮氣流。PSA制氮機工藝流程

壓縮后的空氣經(jīng)空氣貯存緩沖罐進入活性碳過濾器，除去油和水，然后經(jīng)過冷干機干燥冷卻卸壓再經(jīng)過T級和A級精密過濾后進入兩個吸附塔。

PSA制氮工藝流程是采用在常溫下變壓吸附（即PSA）為無熱源的吸附分離過程，碳分子篩對吸附組合（主要是氧分子）的吸附容量因其分壓升高而增加，因其分壓的下降而減少。這樣，碳分子篩在加壓時吸附，減壓時解吸，放出被吸附的部分，使碳分子再生，形成循環(huán)操作。

變壓吸附過程，循環(huán)操作包括：吸附、均壓、降壓、釋放、沖洗，然后再充壓、吸附幾個工作階段，形成循環(huán)操作過程。

PSA制氮裝置根據(jù)流程的再生壓力不同，可分為真空再生和常壓再生流程。在兩種流程中，原料空氣經(jīng)無油空壓機壓縮調(diào)壓后，進入除油系統(tǒng)和冷卻器，再經(jīng)干燥進入碳分子篩吸附塔，吸附塔的上部排出產(chǎn)品氮氣，被吸附的氧氣直接排放到大氣中，實現(xiàn)碳分子篩的再生。