مبدأ تنقية النيتروجين عن طريق امتزاز تأرجح الضغط على المنخل الجزيئي الكربوني

عادة ما تتكون عملية الامتزاز والفصل الكاملة من عملية دورة الامتزاز والامتصاص. نظرًا للوسائل الهندسية المختلفة لتحقيق عملية الامتزاز والامتصاص ، تنقسم العملية إلى امتزاز تأرجح الضغط وامتصاص تأرجح درجة الحرارة. يكمل الامتزاز المتأرجح بالضغط دورة تشغيل الامتزاز والامتصاص عن طريق ضبط ضغط التشغيل (امتصاص الضغط ، وامتصاص الضغط) ، بينما يكمل الامتزاز المتأرجح في درجة الحرارة دورة التشغيل عن طريق ضبط درجة الحرارة (امتصاص التبريد ، التسخين desorption) لإتمام عملية الدورة. يستخدم الامتزاز المتأرجح بالضغط بشكل أساسي في عملية الامتزاز الفيزيائي ، ويستخدم امتزاز تأرجح درجة الحرارة بشكل أساسي في عملية الامتزاز الكيميائي.

Pressure swing adsorption of غربال جزيئي الكربون هو استخدام الهواء كمواد خام ومنخل جزيئي الكربون كممتاز لفصل النيتروجين والأكسجين في الهواء عن طريق الامتزاز المتأرجح بالضغط ، وذلك لتحقيق الغرض من تنقية النيتروجين.

يجب أن يمر امتزاز المادة على سطح مادة ماصة (صلبة) بعمليتين: الأولى هي الوصول إلى السطح الصلب عن طريق الانتشار الجزيئي ، والأخرى هي الامتصاص على السطح الصلب عن طريق Vأن دير فال' القوة أو قوة الترابط الكيميائي. لذلك ، من أجل تحقيق فصل المخاليط عن طريق الامتزاز ، يجب أن يكون للمكونات المنفصلة اختلافات واضحة في معدل الانتشار الجزيئي أو سعة امتصاص السطح.

الامتزاز وفصل N.₂و يا₂in air by غربال جزيئي الكربون is based on the difference of diffusion rate between them. N₂و يا₂كلاهما جزيئات غير قطبية ، وأقطارها الجزيئية قريبة جدًا (O₂هو 0.28 نانومتر ، ن₂0.3 نانومتر). نظرًا لخصائصها الفيزيائية المتشابهة ، لا يوجد فرق كبير بينها وبين سطح المنخل الجزيئي للكربون. لذلك ، من منظور الديناميكا الحرارية (توازن الامتصاص) ، لا يحتوي المنخل الجزيئي للكربون على انتقائية لـ N₂و يا₂الامتزاز ، لذلك من الصعب فصلها.

However, from the kinetic point of view, because غربال جزيئي الكربون is a rate separation adsorbent, the diffusion speed of N₂و يا₂في micropores من المنخل الجزيئي للكربون يختلف بشكل واضح. على سبيل المثال ، عند 35 ℃، سرعة انتشار O₂هو 2.0 × 106 ، وسرعة O₂30 مرة أسرع من N₂. لذلك ، عندما يتلامس الهواء مع منخل جزيئي الكربون ، O₂سيتم امتصاصه بشكل تفضيلي على منخل جزيئي الكربون وفصله عن الهواء ،sيا هذا N₂يمكن تنقيته في الهواء. نظرًا لأن عملية فصل الامتزاز هي عملية يتم التحكم فيها بالمعدل ، فإن التحكم في وقت الامتزاز (أي التحكم في الامتزاز--معدل دورة الامتصاص) مهم جدًا. عندما يتم تثبيت جرعة الممتزات وضغط الامتزاز ومعدل تدفق الغاز ، يمكن تحديد وقت الامتزاز المناسب عن طريق قياس منحنى الاختراق لعمود الامتزاز.