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碳分子篩利用篩分的特性來達到分離氧和氮的目的。 當分子篩吸附雜質(zhì)氣體時，大孔和中孔僅充當通道，被吸附的分子被運輸?shù)轿⒖缀蛠單⒖字校⒖缀蛠單⒖资菍嶋H發(fā)揮吸附作用的體積。 碳分子篩包含大量的微孔。 這些微孔可以使動力學尺寸小的分子迅速擴散到孔中，同時限制大直徑分子的進入。 由于不同大小的氣體分子的相對擴散速率不同，因此可以有效地分離氣體混合物的成分。 因此，在制造碳分子篩時，根據(jù)分子尺寸的大小，碳分子篩內(nèi)微孔的分布應為0.28?0.38nm。 在該微孔尺寸范圍內(nèi)，氧氣可以通過微孔孔迅速擴散到孔中，但是氮氣難以通過微孔孔，從而實現(xiàn)氧和氮的分離。 微孔的孔徑是通過碳分子篩分離氧和氮的基礎。 如果孔徑太大，氧氣和氮氣分子篩很容易進入微孔，不能起到分離的作用； 當孔徑太小時，氧和氮都不能進入微孔，沒有分離作用。
由于條件的限制，國產(chǎn)分子篩不能很好地受到孔徑的控制。 市場上碳分子篩的碳孔徑分布為0.3?1nm，僅巖谷分子篩達到了0.28?0.36nm。 碳分子篩的原料是椰子殼，煤，樹脂等，經(jīng)過加工和粉碎后再與基礎材料捏合。 基材主要是為了提高強度并防止壓碎和粉化。 二步是激活毛孔。 在600至1000℃的溫度下引入活化劑。 常用的活化劑包括水蒸氣，二氧化碳，氧氣及其混合物。 它們與相對活躍的無定形碳原子進行熱化學反應，以逐漸擴大比表面積以形成孔。 活化孔形成時間從10到60分鐘不等； 三步是使用化學物質(zhì)的蒸氣調(diào)節(jié)孔隙結構：例如碳中的苯沉積分子篩的孔壁以調(diào)節(jié)孔徑以滿足要求。
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