日本与德国碳分子筛的比较
碳分子筛参数
碳分子筛的主要参数包括孔径大小、孔道长度、孔隙度、比表面积、饱和吸附量等。
孔径大小：指碳分子筛中孔道的大小，一般在0.5-2纳米之间。
孔径大小的选择取决于要分离的分子的大小，孔径越小，分离效果越好。
孔道长度：指碳分子筛中孔道的长度，一般在10-100纳米之间。
孔道长度的选择取决于要分离的分子的极性，孔道长度越长，对极性分子的分离效果越好。
孔隙度：指碳分子筛中孔道的占据空间的百分比，一般在20-50%之间。
孔隙度的选择取决于要分离的分子的大小和形状，孔隙度越大，对大分子的分离效果越好。
比表面积：指碳分子筛的单位质量或单位体积的表面积，一般在1000-2000平方米/克之间。
比表面积越大，吸附能力越强。
饱和吸附量：指碳分子筛在一定温度下吸附分子的最大量，一般在0.1-1毫摩尔/克之间。
饱和吸附量的选择取决于要分离的分子的浓度和吸附能力，饱和吸附量越大，对低浓度分子的分离效果越好。
PSA制氮用碳分子筛简介[1]
![PSA制氮用碳分子筛简介[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ee2fbbb00975f46526d3e112.png)
PSA制氮用碳分子筛简介关键字：PSA制氮,碳分子筛二十世纪五十年代，伴随着工业革命的大潮，碳材料的应用越来越广泛，其中活性碳的应用领域扩展最快，从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。
与此同时，随着技术的进步，人类对物质的加工能力也越来越强，在这种情况下，碳分子筛应运而生。
六十年代，碳分子筛在美国最先制造成功并很快推广应用，最初，碳分子筛是被用作从空气中分离氧气的吸附剂，后来逐渐应用在制取氮气的装置上。
到了七十年代未、八十年代初，世界各国对氮气的需求量不断增加，而变压吸附制氮技术也逐渐成熟起来，进一步推动了碳分子筛制造技术的发展。
到了一九八二年，美国和日本的氮气产量相继超过了氧气，此时，变压吸附制取的氮气已经占氮气总产量的18%左右，由于变压吸附制氮所占的市场份额越来越大，世界各主要工业国家都投入了资金研发变压吸附用碳分子筛，其中，美国、日本、德国在技术上处于领先地位。
一直到今天，世界上主要的碳分子筛生产厂家也还是分布在这些国家。
比较著名的有美国的Calgon 公司、普莱克斯公司；日本的岩谷公司、武田公司；德国的BF公司等。
其中，美系分子筛在国内所占市场份额很小，德系和日系分子筛厂家在国内都有代理公司，因而所占市场份额也是最大的。
碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等，第一步先经加工后粉化，然后与基料揉合，基料主要是增加强度，防止破碎粉化的材料；第二步是活化造孔，在600～1000℃温度下通入活化剂，常用的活化剂有水蒸气、二氧化碳、氧气以及它们的混合气。
它们与较为活泼的无定型碳原子进行热化学反应，以扩大比表面积逐步形成孔洞活化造孔时间从10～60min不等；第三步为孔结构调节，利用化学物质的蒸气：下面以一粒分子筛为例，简单了解一下它的内部的孔结构：在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。
我们知道，利用碳分子筛变压吸附制氮是靠范德华力来分离氧气和氮气的，因此，分子筛的比表面积越大，孔径分布越均匀，并且微孔或亚微孔数量越多，吸附量就越大；同时，如果孔径能尽量小，范德华力场重叠，对低浓度物质也有更好的分离作用。
制氮机碳分子筛
制氮机碳分子筛制氮机碳分子筛是一种分离氮气、氧气和其他气体的设备。
它的主要原理是，通过把气体中的污染物分子在不同的碳分子筛上形成层，因此可以将待分离气体中的污染物进行有效分离。
碳分子筛是一种用于过滤各种气体的特殊材料。
碳分子筛由活性碳、聚合物或有机材料组成，具有良好的透气性、耐磨性和抗化学腐蚀性。
碳分子筛可以有效地清除气体中的烃类物质、氨、氯等有机污染物。
碳分子筛的分离机制是将新鲜气体通过碳分子筛，将碳分子筛上的烃类物质、氨、氯等有毒有害物质附着在表面上，使气体中的有毒有害物质被吸附在碳分子筛的表面上，从而使得气体中的有害物质被有效清除，实现气体的分离。
碳分子筛的碳活性点表面的比表面积非常大，能够有效地将气体中的有毒有害物质粘附在表面上，吸附的效率非常高。
碳分子筛可以有效过滤掉气体中的大多数有毒有害物质，使气体质量达到国家或行业政策要求的标准。
此外，碳分子筛的运行成本低，使用寿命长，可用于长期运行，易于操作和维护，有效减少污染，是一种经济、有效的制氮机技术。
第 2 页共 3 页优点:1、碳分子筛可以有效过滤气体中的大多数有毒有害物质，使气体质量达到国家或行业政策要求的标准。
2、碳分子筛的运行成本低，使用寿命长，可用于长期运行，易于操作和维护。
3、碳分子筛的碳活性点表面比表面积非常大，能够有效地将气体中的有毒有害物质粘附在表面上，吸附的效率非常高。
缺点：1、当碳分子筛的使用寿命达到一定程度时，碳分子筛表面的活性点会减少，有毒有害物质的吸附性能会受到影响，从而影响气体的净化效果。
2、碳分子筛所需的碳活性点比表面积较小，吸附效率较低，一般比沸石少多。
3、由于碳分子筛本身的性质，很难进行有效的维护和保养，使用寿命较短。
碳分子筛的研究
碳分子筛的应用
碳分子筛含有大量直径为4埃德微孔, 该微孔对氧分子的瞬间亲和力较强，可用 来分离空气中的氧气和氮气，工业上利用 变压吸附装置（PSA）制取氮气碳分子筛空 分制氮，广泛用于化工、石化、化纤、医 药、玻璃制品、煤炭、热处理、冶金、制 冷和空调、啤酒和食品保鲜等行业。
应用领域 医药行业
典型用途 药品的防虫、防腐，西药针剂、药物充氮包装，容器的充氮排氧， 药料气动传送的气源等
（4）碳化或活化与液相碳沉积组合法
碳化或活化与液相碳沉积组合法是指碳 化后经活化或是直接液相碳沉积的过程。 液相碳沉积是指碳化物浸渍到液态烃类 或高分子化合物溶液后再进行碳沉积的 过程，从而达到调节孔径的目的。常见 的液体浸渍剂有苯、酚醛树脂溶液、煤 焦油。相对气相碳沉积，液相碳沉积操 作易控制。
（5）热缩聚法
热缩聚法又为热收缩法，是指碳质材 料料经碳化、活化后，在1000～1200 ℃的高温条件进一步热处理的过程，从 而达到缩小孔径的目的。也有解释为把 活性碳、焦碳或萨兰树脂等具有微孔的 多孔状物质置于惰性气氛中，加热到 1200 ～ 1800℃ 使 其 细 孔 收 缩 而 制 得 CMS。
金属热处理 光亮退火、光亮淬火、渗碳、碳氮共渗、软氮化等热处理过程的 保护气等。
碳分子筛发展趋势
首先，随着变压吸附制氮机的使用范围不断扩大，对 碳分子筛的需求不断增加.未来几年，这一行业将从一 个生僻的行业变得众所周知。 其次，随着应用深度的提高，对碳分子筛的产氮量、 氮回收率、堆密度、抗压强度等指标的要求越来越高， 进一步提高产品性能指标将是这一行业今后发展的大趋 势。 第三，由于碳分子筛是变压吸附制氮机的主要构成要 素，成本占整个设备的70%以上，因此，降低成本将是 促进本行业发展的重要条件。
碳分子筛规格
碳分子筛规格
碳分子筛是一种由碳原子运用特定的化学结构和制备方法制成的微孔材料，具有大比表面积、高孔容、化学惰性、高温稳定性、良好的选择性和再生性等优异的特性。
目前市场上常见的碳分子筛主要有两种规格，分别是Sorbexx®和CMS-5。
Sorbexx®碳分子筛是一种微孔结构材料，它的孔径大小在0.7到0.8纳米之间，这种孔径大小对于分离较小分子是非常有效的，比如在分离空气时可以分离氧气和氮气。
Sorbexx®碳分子筛具有优异的高温稳定性和强的化学稳定性，能够被用于各种工业及科学实验中。
它广泛应用于汽车、化工、制药、石油和天然气加工、涂料和电子等行业。
CMS-5碳分子筛是一种具有独特微孔结构的高温稳定性物质。
CMS-5的分子结构是由共价键构成的，这使其能够在高温下继续保持其特性。
CMS-5的孔径大小在0.35到0.5纳米之间，具有高的分子筛选择性。
由于其优异的吸附性能，CMS-5碳分子筛被广泛应用于气体分离、航空发动机排放控制、催化剂载体、吸附剂和其他重要领域。
碳分子筛的制备
碳分子筛的研究1 前言碳分子筛（Carbon Molecular Sieves，CMS）是一种新型的吸附剂，属于多孔碳的范畴，主要用于多种混合气体的分离[1]。
碳分子筛主要的构成是结晶炭与无定形炭，因此具有高度发达的孔结构与特殊的表面特性能。
由于碳分子筛具有特殊的微孔结构和纳米空间极高的反应活性和吸附富集与反应性能，而且还具有溶点高、抗酸碱腐性强的性质，因此碳分子筛被广泛应用于化学工业上的制氮制氧[2]、环境保护中的污水处理、军事化防护中的军用防毒面具[3]等各个领域。
目前，碳分子筛作为变压吸附气体分离技术的首选吸附剂而被广泛用于气体分离。
同时，随着全球安全环境保护的压力不断增加，空气制备的应用领域扩展、页岩气开采等项目的启动，对CMS的需求也越来越大，性能要求也越来越高。
2 碳分子筛的吸附原理碳分子筛吸附的原理主要是范德华力物理吸附[4]，由于它的孔结构是狭缝状的，所以对平面分子具有很好的吸附选择性。
在碳分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。
碳分子筛内部包含有大量的微孔，这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内，同时限制大直径分子的进入。
由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。
因此，在制造碳分子筛时，根据分子尺寸的大小，碳分子筛内部微孔分布应在0.28～0.38nm。
在该微孔尺寸范围内，氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内，而氮气却很难通过微孔孔口，从而达到氧、氮分离。
微孔孔径大小是碳分子筛分离氧、氮的基础，如果孔径过大，氧气、氮气分子筛都很容易进入微孔中，也起不到分离的作用；而孔径过小，氧气、氮气都不能进入微孔中，也起不到分离的作用[5]。
3 碳分子筛的制备3.1 碳分子筛的制备原料制备碳分子筛在理论上可由不同的初始原料经不同的工艺方法，制备出具有不同用途的炭材料，因此其制备原料也有多样化。
催化碳材料：碳分子筛
碳分子筛用于气相色谱
碳分子筛用作气相色谱固定相。碳分子筛作 固定相对稀有气体、永久气体、气态低级烃 等有良好的分离性能。对高级烃类的分离在 色谱分析上获得了成功地应用。
催化剂载体
正如活性炭和沸石分子筛可以作催化剂载体一 样, 碳分子筛也可以作催化剂载体,由于碳分子 筛无酸碱性, 且无催化活性, 同时还具有比活性 炭更均一、更微细的微孔结构, 使催化剂能在载 体上均匀分散, 并能发挥出较高的催化活性和选 择性。
应用领域 医药行业 食品饮料行业
化学工业 电子行业 金属热处理
典型用途
药品的防虫、防腐，西药针剂、药物充氮包装，容器的充氮排氧， 药料气动传送的气源等
粮食、水果、蔬菜等的保鲜，肉类、咖啡、膨化食品、油炸食品、 果汁、生油等排氧保鲜包装，各类瓶、酒、啤酒的净化和覆盖气 等。
石油、催化剂再生、天然气储存、油漆涂料、化工产品的生产， 各类储罐、管道的充氮净化，橡胶、塑料制品的生产。
例如,
用碳分子筛作烃类加氢催化载体, 结果是使直链烃加氢, 支链烃不发生加氢
介孔碳分子筛
…………
氮机设备的工作原理，制氮机是根据变压吸附的原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一
定的压力下，从空气中制取氮气。经过纯化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱 附。由于空气动力学效应，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，氧被碳分子筛优先吸附，氮 在气相中被富集起来，形成成品氮气。然后经减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氧气等杂质，实 现再生。一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序控制器 控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氮气之目的。
制备步骤
1.含碳材料粉碎、 预处理、加粘结剂
碳分子筛质量
碳分子筛质量全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳分子筛是一种具有高度微孔结构的材料，主要由碳原子组成。
其微孔结构在分子尺寸范围内具有高度的选择性吸附性能，可以根据不同的应用需求来调节其孔径和表面化学性质。
碳分子筛广泛应用于各个领域，如气体分离、气体吸附、催化剂载体等，具有广阔的市场前景。
在碳分子筛的应用中，其质量是一个非常重要的指标。
碳分子筛的质量可以通过多种方式进行评价，包括其吸附性能、结构稳定性、制备工艺等方面。
碳分子筛的吸附性能是评价其质量的重要指标之一。
高质量的碳分子筛具有较大的比表面积和孔容，能够实现更高效的气体分离和吸附，其吸附容量和选择性更好。
碳分子筛的结构稳定性也是评价其质量的关键因素。
优质的碳分子筛具有较高的热稳定性和机械强度，可以在高温高压环境下保持稳定的吸附性能。
优质的碳分子筛应具有均匀的孔径分布和高度的可控性，可以根据需求调节其孔径和表面性质。
碳分子筛的质量与其制备工艺密切相关。
制备碳分子筛的工艺包括模板法、直接合成法、炭化法等多种方法，不同的工艺会影响碳分子筛的质量和性能。
制备碳分子筛的关键在于控制微孔结构和化学性质，通过合适的掺杂和处理方法来提高碳分子筛的吸附性能和稳定性。
合理选择原料和温度条件也会对碳分子筛的质量产生影响，需要综合考虑各方面因素来优化制备工艺，提高碳分子筛的质量。
在碳分子筛的应用领域中，其质量直接关系到其性能和效果。
在气体分离领域，高质量的碳分子筛可以实现更高效的制氧和制氮，提高产气纯度和产气量。
在气体吸附领域，优质的碳分子筛可以实现更高效的气体去除和净化，提高空气质量和人体健康。
在催化剂载体领域，高质量的碳分子筛可以实现更高效的催化反应，提高产品产率和质量。
加强对碳分子筛质量的研究和控制，对扩大其应用领域和提升其市场竞争力具有重要意义。
第二篇示例：碳分子筛质量是指碳分子筛的性能和特性，其重要性不言而喻。
碳分子筛是一种高效的分子筛材料，具有微孔结构和极高的比表面积，能够强烈吸附小分子气体和液体，如二氧化硅、氯甲烷、乙炔等，因而在化学、医药、环保等领域有着广泛的应用。
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厂家：德国BF公司CMS-F1.3型分子筛
日本JEC-3XT-172
德国CMS-F1.3
堆积密度
≧680g/L
堆积密度
610-630g/L
外观直径
1.8mm圆柱
外观直径
1.2-1.5mm圆柱
吸附压力
0.7Mpa
吸附压力
0.7Mpa
氮气纯度
（﹪）
产氮能力（立方米/小时*吨）
7.5公斤
5
99.99
3.99
19.95
500克每分钟产气900ml
11公斤
12
99.99
3.99
4.88
500克每分钟产气900ml
27公斤
15
99.99
3.99
60
500克每分钟产气900ml
33公斤
20
99.9
2.93
58.6
500克每分钟产气1500ml
26公斤
30
99.5
2.42
72.6
500克每分钟产气2300m
耗气比
（空气/氮气）
氮气纯度
（﹪）
产氮能力（立方米/小时*吨）
耗气比
（空气/氮气）
97
﹥485
1.93
97
98
﹥420
2.01
98
331
2.19
99
﹥325
2.23
99
270
2.48
99.5
﹥275
2.42
99.5
220
2.82
99.9
﹥180
2.93
99.9
137
3.77
99.99
﹥111.356
500克每分钟产气800ml
0.75公斤
0.5
99.995
4.52
2.26
500克每分钟产气800ml
1.3公斤
1
99.995
4.52
4.52
500克每分钟产气800ml
2.5公斤
2
99.995
4.52
9.04
500克每分钟产气800ml
5公斤
3
99.995
4.52
13.56
500克每分钟产气800ml
99.95
123
4.27
99.995
﹥95
4.52
99.99
95
4.50
德国的进气要求：压力露点：﹤2℃含油量﹤0.003毫克/立方米
粉尘颗粒﹤0.01微米
日本分子筛的换算
氮气流量
（L/min）
氮气纯度
耗气比
（空气/氮气）
空气流量
（L/min）
产氮能力（立方米/小时*吨）
碳分子筛
的重量
0.3
99.995