Kanuni ya Utakaso wa Nitrojeni na Shinikizo la Swing Adsorption kwenye Sieve ya Masi ya Carbon

Mchakato kamili wa adsorption na kujitenga kawaida hujumuishwa na operesheni ya mzunguko wa adsorption na desorption. Kwa sababu ya njia tofauti za uhandisi kufikia operesheni ya adsorption na desorption, mchakato umegawanywa katika adsorption ya swing ya shinikizo na adsorption ya joto ya swing. Shinikizo la swing adsorption hukamilisha mzunguko wa operesheni ya adsorption na desorption kwa kurekebisha shinikizo la uendeshaji (adsorption ya shinikizo, desorption ya kupungua), wakati adsorption ya swing ya joto inakamilisha mzunguko wa operesheni kwa kurekebisha joto (baridi adsorption, inapokanzwa desorption) kukamilisha operesheni ya mzunguko. Shinikizo swing adsorption ni hasa kutumika katika mchakato adsorption kimwili, na joto swing adsorption ni hasa kutumika katika mchakato kemikali adsorption.

Shinikizo swing adsorption ya ungo wa Masi ya kaboni ni kutumia hewa kama malighafi na ungo wa Masi ya kaboni kama adsorbent kutenganisha nitrojeni na oksijeni hewani kwa kushinikiza adsorption, ili kufikia kusudi la kusafisha nitrojeni.

Mchanganyiko wa dutu kwenye uso wa adsorbent (dhabiti) lazima ipitie michakato miwili: moja ni kufikia uso mgumu kwa utawanyiko wa Masi, nyingine ni kutangaza juu ya uso thabiti na Van der Waals' nguvu au nguvu ya kuunganisha kemikali. Kwa hivyo, ili kufanikisha utengano wa mchanganyiko na adsorption, vifaa vilivyotengwa lazima viwe na tofauti dhahiri katika kiwango cha utawanyiko wa Masi au uwezo wa adsorption ya uso.

Utangazaji na utengano wa N₂na O₂hewani kwa ungo wa Masi ya kaboni inategemea tofauti ya kiwango cha kueneza kati yao. N₂na O₂zote ni molekuli zisizo za polar, na kipenyo cha Masi iko karibu sana (O₂ni 0.28nm, N₂ni 0.3nm). Kwa sababu ya mali zao sawa za mwili, kuna tofauti kidogo kati yao na uso wa ungo wa Masi ya kaboni. Kwa hivyo, kwa mtazamo wa thermodynamics (usawa wa ngozi), ungo wa molekuli ya kaboni hauna chaguo kwa N₂na O₂adsorption, kwa hivyo ni ngumu kuwatenganisha.

Walakini, kutoka kwa maoni ya kinetic, kwa sababu ungo wa Masi ya kaboni kujitenga kwa kiwango cha adsorbent, kasi ya kueneza kwa N₂na O₂katika viunga vya ungo wa Masi ya kaboni ni wazi tofauti. Kwa mfano, saa 35 ℃, kasi ya kueneza kwa O₂ni 2.0 × 106, na kasi ya O₂ni kasi mara 30 kuliko ile ya N₂. Kwa hivyo, wakati hewa inawasiliana na ungo wa Masi ya kaboni, O₂itakuwa maalum kwa matangazo kwenye ungo wa Masi ya kaboni na kutengwa na hewa,so kwamba N₂angani inaweza kusafishwa. Kwa kuwa mchakato wa kujitenga kwa adsorption ni mchakato unaodhibitiwa kwa kiwango, udhibiti wa wakati wa adsorption (ambayo ni, udhibiti wa adsorption--kiwango cha mzunguko wa desorption) ni muhimu sana. Wakati kipimo cha adsorbent, shinikizo la adsorption na kiwango cha mtiririko wa gesi ni fasta, wakati unaofaa wa adsorption unaweza kuamua kwa kupima safu ya mafanikio ya safu ya adsorption.