碳分子筛简介及其应用
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。
碳分子筛用途
碳分子筛用途
碳分子筛是一种纳米材料，由许多微小的孔道组成。
这些孔道大小只有几纳米，比一根头发的直径还小。
这种材料具有一个非常特殊的性质，就是只能让某些分子通过，而其他分子却不能通过。
由于这种筛子可以选择性地分离和过滤分子，因此在许多不同领域中得到了广泛应用。
以下是一些碳分子筛的应用领域：
1. 气体分离：碳分子筛可以用来分离不同大小的气体分子，因此可以用于气体分离和净化。
它们常常被用于工业领域，如煤气净化、空气分离和氢气分离。
2. 污水处理：碳分子筛可以用来去除水中的污染物。
它们可以过滤微小的颗粒和有机物，从而净化水源。
这种技术已经被广泛应用于污水处理厂和饮用水净化设备中。
3. 医疗领域：碳分子筛也可以用于医疗领域。
例如，它可以用于制造人工肝脏。
这种人工肝脏可以过滤人体内的有毒物质，从而帮助患者恢复健康。
4. 催化剂载体：碳分子筛还可以作为催化剂的载体，用于催化化学反应。
这种筛子的孔道可以容纳许多催化剂，从而增加反应速率和效率。
总的来说，碳分子筛在工业、环保、医疗和化学领域都有广泛应用。
随着技术的不断发展，它也将在更多领域中发挥作用。
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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。
碳分子筛型号
碳分子筛型号
碳分子筛是一种高效的分离材料，可用于气体和液体的分离和纯化。
根据其孔径大小和结构特征，碳分子筛可以分为不同的型号。
其中，常见的碳分子筛型号包括CMS、CMK、CMM和CMO等。
CMS
是指碳分子筛的孔径大小在0.3~1纳米之间，具有较高的孔容和孔径分布均匀性，广泛应用于空气分离和甲烷的纯化。
CMK是指碳分子筛中存在较多的介孔和大孔，孔径大小在2~5纳米之间，适用于油脂分离和分子筛催化等领域。
CMM是指碳分子筛中孔径大小在1~2纳米之间，具有良好的选择性和吸附性能，可用于分离CO2和H2等气体。
CMO是指碳分子筛中含有氧原子的化合物，孔径大小在0.3~1纳米之间，具有较高的氧化还原活性和催化活性，可用于有机污染物的处理和催化反应等领域。
除了以上几种常见的碳分子筛型号外，还有其他一些特殊的型号，如CMK-3、CMK-8和CMK-9等，它们具有不同的孔径和结构特征，可
应用于各种不同的分离和纯化领域。
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碳分子筛柱子分离co和甲烷的出峰顺序
碳分子筛柱子分离co和甲烷的出峰顺序碳分子筛是一种具有高度有序孔道结构的材料，具有优异的分离性能。
它的应用范围十分广泛，包括气体分离、催化反应等领域。
本文将以碳分子筛柱子分离CO和甲烷的出峰顺序为主题，介绍这一过程的原理和应用。
让我们了解一下碳分子筛的结构和特性。
碳分子筛是由碳原子构成的微孔材料，具有非常规则的孔道结构。
这些孔道的尺寸通常在纳米级别，能够选择性地吸附分子。
在CO和甲烷的分离中，碳分子筛能够通过调整孔道尺寸和表面吸附性质，实现对二者的有效分离。
CO和甲烷是常见的气体成分，它们在工业生产和能源利用中扮演着重要的角色。
然而，二者的物理性质相似，分离困难。
碳分子筛通过调整孔道尺寸，使CO和甲烷分子在其内部发生不同的吸附行为，从而实现它们的分离。
在碳分子筛柱子中，CO和甲烷气体通过不同的孔道尺寸进入。
由于CO分子比甲烷分子较大，它们在碳分子筛中的吸附速度较慢。
因此，当混合气体通过碳分子筛柱子时，首先出峰的是甲烷。
随着时间的推移，CO分子逐渐被吸附，最后出峰的是CO。
这种基于分子尺寸差异的分离原理在工业上得到了广泛应用。
例如，在石油工业中，利用碳分子筛分离CO和甲烷可以实现CO的回收利用，减少环境污染。
在天然气加工中，碳分子筛可以用来提纯天然气中的甲烷，提高能源利用效率。
此外，碳分子筛还可以用于制备高纯度气体和分离有机物混合物等领域。
除了CO和甲烷之外，碳分子筛还可以分离其他气体对。
例如，它可以分离二氧化碳和氮气，用于煤炭燃烧后的二氧化碳捕集。
它还可以分离空气中的氧气和氮气，用于制备高纯度的氧气。
碳分子筛在CO和甲烷分离中的出峰顺序是先甲烷后CO。
这一分离原理基于碳分子筛孔道的尺寸选择性吸附特性，可以应用于工业生产和能源利用等领域。
通过调整碳分子筛的孔道尺寸和表面吸附性质，我们可以实现对CO和甲烷等气体的高效分离，提高能源利用效率，减少环境污染。
碳分子筛的应用前景广阔，将为人类的生活和工业发展带来更多的便利和效益。
碳分子筛的制备方法技术综述
碳分子筛的制备方法技术综述摘要：碳分子筛（Carbon Molecular Sieve,CMS）是近一种新型的非极性吸附剂，其主要作用是在常温下分离空气富集氮气，广泛用于化工、石化、化纤、医药、玻璃制品、啤酒和食品保鲜等行业。
本文从碳分子筛的合成出发，梳理了该领域制备方法的技术发展。
关键词：碳分子筛，炭化，活化，沉积碳分子筛在广义上一种碳质吸附剂，狭义上是微孔分布均匀的活性炭，它是由结晶碳和无定形碳构成，具有高度发达的孔隙结构和接近被吸附分子直径的楔形极微孔，而且孔径分布均匀、能够把立体结构大小有差异的分子分离[1]。
目前，由于碳分子筛具有良好的吸附分离性能和优良的耐酸碱性、疏水性和化学稳定性，碳分子筛已在食品卫生、医疗、催化、空分制氮、焦炉气中氢气的回收等方面得到广泛的应用。
碳分子筛起步较早，截止上世纪九十年代就有大量的申请，人们最早关于碳分子筛的报道是1948年Emmt发现热解的碳化物具有筛分作用，近些年来，碳分子筛的专利申请量一直在上升过程中，原因主要在于其优异的性能，以及在多种领域中的应用，且随着全球对于节能环保的关注，采用其他生物质原料替代初始的煤基原料制备碳分子筛也是目前研究的热点之一。
图1-1为碳分子筛制备专利主要申请国别申请量分布图，从图中可以看出，中国的申请量占据了半壁江山，主要集中在一些科研院所，如上海化工研究院，西南化工研究院，吉林石油化工研究设计院等，其他国家如美国申请量也较大，德国，日本，韩国等申请量也都相近，其申请人基本以企业为主，比如德国BF公司、美国Calgon公司和日本Takeda公司。
图1-1 碳分子筛的制备专利主要申请国别申请量分布目前生产碳分子筛的方法有很多，主要集中在炭化法，碳沉积法，热缩聚法，模板法，气体活化法。
接下来，主要梳理碳分子筛制备工艺中主要的几种制备方法：（1）炭化法是在惰性气氛下将成型炭料于适当热解条件下炭化的方法。
炭化法根据需要又分为一步碳化法、两步碳化法和有机添加剂改性碳化法。
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
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三、应
环境保护
用——其他
化学工业 食品加工
湿法冶金
药物精制
石油工业
随着全球环境保护的压力不断增加、空分设备的应
用领域扩展、页岩气开采等项目的启动，对CMS的需求 量也越来越大，性能要求也越来越高。
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。
三、应
用——制氮碳分子筛
制氮碳分子筛因含有大量直径为 4 埃的微孔，该微
孔对氧分子的瞬间亲和力较强（氧气的扩散速率远高于
碳分子筛 简介及其应用
姓名：樊晓璞 专业：材料工程 学号：
目
录
1
简 原
介 理
2
3
应
用
一、简
介
碳分子筛 (CMS) 是20世纪七十年代发展起来的
一种新型吸附剂，是一种优良的非极性碳素吸附剂
材料，属于多孔碳的范畴。
碳分子筛的主要成分为元素碳，外观为黑色柱
状固体。
一、简
介
图1 PSA制氮用碳分子筛
一、简
介
CMS的孔径主要由 1 nm 以下的微孔和少量大孔组 成，孔径分布均匀，具有很高的化学稳定性和气体选择 性。 因为CMS的这些性质，利用其作为吸附剂采用高压 吸附技术进行气体分离是CMS的主要应用领域。
二、原
理
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
三、应
用——制氮碳分子筛
我国碳分子筛的研发是在上个世纪八十年代开始的，
至今已有30余年的历史。九十年代初，大连理工大学系
统研究了空分CMS的制备理论与技术，并以弱粘结性的 高挥发分烟煤为原料制备了空分用CMS，其技术最终在 浙江实现工业化生产，据报道其生产的产品在国内居于 领先地位，并达到或接近国际先进水平。
氮气），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。
三、应
用——制氮碳分子筛
图2 PSA制氮设备
三、应
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
用——制氮碳分子筛
PSA空分制氮是当压缩空气进入CMS吸附塔时，随
着反应压力的不断增加，O2和N2由于扩散速率的不同，
所以吸附开始后较短时间内， O2的吸附速率大大超过N2 的吸附速率。因此，利用CMS对O2和N2在一定时间内吸 附量不同这一特性，由程序控制器控制加压吸附、减压 解析的循环过程，完成O2、N2的分离。