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活性炭，沸石和硅膠等吸附劑被廣泛應用于噸級規模的吸附分離方法。吸附分離是最有效和最經濟的分離技術。如何完整理解發生在固定床反應器中的復雜過程，是獲得最佳分離性能的關鍵。

美國康塔儀器dynaSorb BT?系列競爭性氣體吸附儀提供一個獨特的、安全的、易于使用的平臺，可以研究任意復雜的動態吸附過程。這個平臺上具有寬泛的溫度和壓力范圍，可以調節氣體流速和明確氣體組分，從而模擬真實的工藝條件來研究吸附劑。

許多AUTOSORB iQ氣體吸附儀的用戶可能會從dynaSorb BT?的數據中發現其價值。雖然表面積和孔徑對于衡量吸附劑的能力非常重要，但它并不能指出在競爭性氣體存在時，吸附劑/吸附氣體系統將如何表現，而這是新材料在用于氣體分離設計時所必需的。例如，某一材料在任何其他氣體不存在時，可以非常有效地吸附CO2，但是在O2或N2等其它氣體存在下，它的吸附效能就會大幅降低。測量吸附熱能看出這方面的跡象，但穿透曲線將消除任何疑慮。在dynaSorb BT?上測量穿透曲線是既有研究的極佳補充方法。

常見吸附工藝類型及吸附過程分類

常見吸附工藝類型有間歇吸附、固定床吸附、移動床吸附、流化床吸附、連續式吸附與脫附。吸附材料又可按化學結構、吸附機理、形態和孔結構分析等進行分類。吸附是一個表面傳質過程，當氣體或液體與固體接觸時，在固體表面上氣體或液體的分子會產生凝聚。利用多孔固體物質的選擇性吸附分離和凈化氣體或液體混合物的過程稱為吸附分離。根據吸附的作用力不同，可將吸附過程分為物理吸附（吸附作用力為范德華力）與化學吸附（吸附作用力為化學鍵合力）。一個完整的吸附分離過程通常是由吸附與解吸（脫附）循環操作構成，由于實現吸附和解吸操作的工程手段不同，過程分變壓吸附和變溫吸附。

為什么穿透曲線的測定如此重要？

l  大多數技術分離過程是基于穿透特性的固定床吸附

l  可以得到客體分子不同的反應動力學

l  可以測量氣體混合物和技術相關的氣體速度

l  從商業生產規模到實驗室規模的按比例縮小技術

l  最好的實驗結果可以轉移到技術工藝流程

l  穿透曲線的結果對工程是一個典型的基準

以固定床吸附為例，如果以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，通過變壓吸附的方法分離空氣中的氮氣和氧氣，達到提純氮氣的目的。物質在吸附劑（固體）表面的吸附必須經過兩個過程：一是通過分子擴散到達固體表面，二是通過范德華力或化學鍵合力的作用吸附于固體表面。因此，要利用吸附實現混合物的分離，被分離組分必須在分子擴散速率或表面吸附能力上存在明顯差異。由于N2和O2都是非極性分子，兩者的物性相近，與碳分子篩表面的結合力差異不大，因此碳分子篩對N2和O2的吸附并無選擇性，但是N2和O2在碳分子篩微孔內的擴散速度存在明顯差異，O2的速度比N2快，因此當空氣與碳分子篩接觸時，O2將優先吸附于碳分子篩而從空氣中分離出來，使得空氣中的N2得以提純。由于該吸附分離過程是一個速率控制的過程，因此，吸附時間的控制非常重要。其可以通過測定吸附柱的穿透曲線來確定。

穿透曲線的預測是固定床吸附過程設計與操作的基礎

1.穿透曲線（吸附中流體通過吸附床層，流出物中吸附質濃度隨時間變化的曲線。）

• 在傳質阻力為零，吸附速度無限大，兩相瞬間可以達到平衡的理想情況下，穿透曲線為直角折線。

• 由于存在傳質阻力，以及流動速度分布和吸附等溫線類型等因素的影響，實際上的穿透曲線為曲線。

2.吸附質從流出物中出現的時間稱穿透時間，此時穿透曲線的相應點稱為穿透點(breakthrough point)。

3.從流體開始進入床層至流出物濃度為流體濃度的時間稱干點時間，達到干點時間時穿透曲線的相應點稱為流干點。

穿透曲線的測量方法

1.為測量穿透曲線，載氣與吸附物質定量混合。

2.已知濃度的混合氣流穿過含有樣品的固定床吸附器。

3.以時間分辨方式，在固定床的出口處檢測濃度。

4.通過一個實驗進行死體積校正，即測量在不吸附吸附質氣體的惰性材料上的響應信號。

5.根據吸附器和樣品的堆積密度，吸附劑的質量可以在5克和50克之間變化。建議吸附器直徑和顆粒的直徑之間的比率至少是10：1。

DynaSorb BT 吸附穿透曲線分析儀的實驗及其結果

穿透曲線測定及突破實驗的應用領域：

?        Technical Adsorbents      吸附劑技術

?       Material Research            材料研究

?       Chemical Engineering           化學工程

?       Energy Storage                能量儲存

?       Gas Storage                 氣體儲存

?       Separation Technologies   分離技術

?       Environmental                 環境

?       Selectivity Studies           選擇性研究

美國康塔儀器

美國康塔儀器(Quantachrome Instruments)被公認為是對樣品權威分析的優秀供應商，它可為實驗室提供全套裝備及完美的粉末技術，及極佳的性能價格比。康塔公司不僅通過了ISO9001及歐洲CE認證，也取得了美國FDA IQ/OQ認證。作為開發粉體及多孔材料特性儀器的世界領導者，美國康塔儀器產品涵蓋比表面、物理吸附、化學吸附、高壓吸附、蒸汽吸附、競爭性氣體吸附、真密度、堆密度、開/閉孔率、粒度粒形、Zeta電位、孔隙率、壓汞儀、大孔分析 、微孔分析、濾器分析等諸多領域。

康塔儀器不僅受到科學界的青睞，裝備了哈佛、耶魯、清華等世界各個著名大學，而且已經向全世界的工業實驗室發展，以 滿足那里開發和改進新產品的研究與工藝需求。工廠中也依靠康塔儀器的顆粒特性技術更精確地鑒別多孔材料，控制質量，或高效率查找生產中問 題的根源 通過顆粒技術使產品上一個臺階，在當今工業界已成為一個不爭的事實。

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