Prinsip Pemurnian Nitrogen dengan Adsorpsi Swing Tekanan pada Saringan Molekul Karbon

Proses penjerapan dan pemisahan yang lengkap biasanya terdiri daripada operasi kitaran penjerapan dan penyerapan. Oleh kerana kaedah teknik yang berbeza untuk mencapai penjerapan dan operasi penyerapan, proses ini dibahagikan kepada penjerapan ayunan tekanan dan penjerapan ayunan suhu. Tekanan ayunan penjerapan melengkapkan kitaran operasi penjerapan dan penyerapan dengan menyesuaikan tekanan operasi (penjerapan tekanan, penyerapan penyahmampatan), sementara penjerapan ayunan suhu melengkapkan kitar operasi dengan menyesuaikan suhu (penyerapan penyejukan, pemanasan desorption) untuk menyelesaikan operasi kitaran. Penjerapan ayunan tekanan terutama digunakan dalam proses penjerapan fizikal, dan penjerapan ayunan suhu terutama digunakan dalam proses penjerapan kimia.

Penjerapan tekanan swing penyaring molekul karbon adalah menggunakan udara sebagai bahan mentah dan penyaring molekul karbon sebagai penyerap untuk memisahkan nitrogen dan oksigen di udara dengan penjerapan tekanan ayunan, untuk mencapai tujuan pemurnian nitrogen.

Penjerapan zat pada permukaan penjerap (pepejal) mesti melalui dua proses: satu adalah untuk mencapai permukaan pepejal dengan penyebaran molekul, yang lain adalah untuk menyerap pada permukaan pepejal dengan Van der Waals' daya ikatan daya atau kimia. Oleh itu, untuk mencapai pemisahan campuran dengan penjerapan, komponen yang dipisahkan mesti mempunyai perbezaan yang jelas dalam kadar penyebaran molekul atau kapasiti penjerapan permukaan.

Penjerapan dan pemisahan N₂dan O₂di udara oleh penyaring molekul karbon didasarkan pada perbezaan kadar penyebaran di antara mereka. N₂dan O₂kedua-duanya adalah molekul nonpolar, dan diameter molekulnya sangat dekat (O₂ialah 0.28nm, N₂ialah 0.3nm). Kerana sifat fizikalnya yang serupa, tidak banyak perbezaan di antara mereka dan permukaan ayakan molekul karbon. Oleh itu, dari perspektif termodinamik (keseimbangan penyerapan), ayakan molekul karbon tidak mempunyai selektiviti untuk N₂dan O₂penjerapan, jadi sukar untuk memisahkannya.

Namun, dari sudut kinetik, kerana penyaring molekul karbon adalah penjerap pemisahan kadar, kelajuan penyebaran N₂dan O₂dalam mikro pori molekul karbon jelas berbeza. Contohnya, pada usia 35 tahun ℃, kelajuan penyebaran O₂adalah 2.0 × 106, dan kelajuan O₂adalah 30 kali lebih pantas daripada N₂. Oleh itu, apabila udara menghubungi ayakan molekul karbon, O₂secara khusus akan diserap pada ayakan molekul karbon dan dipisahkan dari udara,so N₂di udara dapat disucikan. Oleh kerana proses pemisahan penjerapan adalah proses terkawal kadar, pengawalan masa penjerapan (iaitu pengawalan penjerapan--kadar kitaran penyahpisiran) sangat penting. Apabila dos penjerap, tekanan penjerapan dan kadar aliran gas ditetapkan, masa penjerapan yang sesuai dapat ditentukan dengan mengukur lengkung terobosan lajur penjerapan.