Prinsipyo ng Paglilinis ng Nitrogen sa pamamagitan ng Pressure Swing Adsorption sa Carbon Molecular Sieve

Ang isang kumpletong proseso ng adsorption at paghihiwalay ay karaniwang binubuo ng operasyon ng adsorption at desorption cycle. Dahil sa iba't ibang mga paraan ng engineering upang makamit ang operasyon ng adsorption at desorption, ang proseso ay nahahati sa pressure swing adsorption at temperatura swing adsorption. Nakumpleto ng adsorption ng swing swing ang operasyon cycle ng adsorption at desorption sa pamamagitan ng pag-aayos ng presyon ng operating (pressure adsorption, decompression desorption), habang ang temperatura swing adsorption ay nakumpleto ang cycle ng operasyon sa pamamagitan ng pag-aayos ng temperatura (paglamig adsorption, pagpainit desorption) upang makumpleto ang operasyon ng ikot. Pangunahing ginagamit ang adsorption ng swing swing sa pisikal na proseso ng adsorption, at ang temperatura swing adsorption ay pangunahing ginagamit sa proseso ng adsorption ng kemikal.

Pressure swing adsorption ng salaan ng molekula ng carbon ay ang paggamit ng hangin bilang hilaw na materyal at carbon molekular sieve bilang adsorbent upang paghiwalayin ang nitrogen at oxygen sa hangin sa pamamagitan ng pressure swing adsorption, upang makamit ang layunin ng paglilinis ng nitrogen.

Ang adsorption ng sangkap sa adsorbent (solid) na ibabaw ay dapat dumaan sa dalawang proseso: ang isa ay upang maabot ang solidong ibabaw sa pamamagitan ng paglaganap ng molekula, ang isa pa ay upang lumubog sa solidong ibabaw ng Van der Waals' puwersa o puwersang nagbubuklod ng kemikal. Samakatuwid, upang makamit ang paghihiwalay ng mga mixture sa pamamagitan ng adsorption, ang magkakahiwalay na mga sangkap ay dapat magkaroon ng halatang pagkakaiba sa rate ng pagsasabog ng molekular o sa ibabaw na kapasidad ng adsorption.

Ang adsorption at paghihiwalay ng N₂at O₂sa hangin ng salaan ng molekula ng carbon ay batay sa pagkakaiba ng rate ng pagsasabog sa pagitan nila. N₂at O₂ay kapwa mga nonpolar Molekyul, at ang kanilang mga diameter ng molekular ay napakalapit (O₂ay 0.28nm, N₂ay 0.3nm). Dahil sa kanilang magkatulad na katangiang pisikal, mayroong maliit na pagkakaiba sa pagitan nila at sa ibabaw ng carbon molekular sieve. Samakatuwid, mula sa pananaw ng thermodynamics (equilibrium ng pagsipsip), ang carbon molekular sieve ay walang selectivity para sa N₂at O₂adsorption, kaya mahirap paghiwalayin ang mga ito.

Gayunpaman, mula sa kinetic point of view, dahil salaan ng molekula ng carbon ay isang adsorbent ng paghihiwalay ng rate, ang bilis ng pagsasabog ng N₂at O₂sa micropores ng carbon molekular sieve ay malinaw na iba. Halimbawa, sa 35 ℃, ang bilis ng pagsasabog ng O₂ay 2.0 × 106, at ang bilis ng O₂ay 30 beses na mas mabilis kaysa sa N₂. Samakatuwid, kapag ang hangin ay nakikipag-ugnay sa carbon molekular na salaan, O₂ay mas pipiliin na adorbed sa carbon molekular salaan at ihiwalay mula sa hangin,so na N₂sa hangin ay maaaring malinis. Dahil ang proseso ng paghihiwalay ng adsorption ay isang proseso na kinokontrol ng rate, ang kontrol ng oras ng adsorption (iyon ay, ang kontrol ng adsorption--ang rate ng siklo ng desorption) ay napakahalaga. Kapag naayos ang dosis ng adsorbent, presyon ng adsorption at rate ng daloy ng gas, matutukoy ang naaangkop na oras ng adsorption sa pamamagitan ng pagsukat ng breakthrough curve ng haligi ng adsorption.