膜分离与分子筛介绍及比较
异丙醇工艺除水方法
异丙醇工艺除水方法异丙醇（Isopropanol）是一种广泛应用于工业生产和日常消费品的有机溶剂。
在许多工业生产过程中，需要使异丙醇中的水分含量降到较低的水平，以满足产品的质量要求。
本文将介绍几种常用的异丙醇除水方法。
一、蒸馏法蒸馏法是最常用的除水方法之一。
它利用异丙醇和水的沸点差异，通过加热和冷凝来实现分离。
首先，将含水的异丙醇加热至其沸点，使其汽化。
然后将蒸汽冷却，使其重新凝结成液体。
由于异丙醇和水的沸点差异较大，所以可以通过这种方法将水分从异丙醇中除去。
但是，蒸馏法需要耗费大量能源，且设备要求较高，因此在实际生产中不太常用。
二、分子筛吸附法分子筛吸附法是一种通过分子筛材料吸附异丙醇中的水分的方法。
分子筛是一种具有特定孔径的多孔材料，可以选择性地吸附分子大小适合其孔径的物质。
在分子筛吸附法中，将含水的异丙醇经过装有分子筛的吸附塔，水分被吸附在分子筛的孔隙中，从而实现除水的目的。
该方法具有操作简单、能耗低、除水效果好等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
三、气相吸附法气相吸附法是一种利用活性炭等材料吸附异丙醇中水分的方法。
活性炭是一种具有强吸附能力的吸附剂，可以高效地吸附水分。
在气相吸附法中，将含水的异丙醇通过装有活性炭的吸附塔，水分被吸附在活性炭上，从而实现除水的目的。
该方法适用于水分含量较高的异丙醇，但吸附后的活性炭需要再生，以保证吸附效果。
四、膜分离法膜分离法是一种利用特殊膜材料将异丙醇和水分离的方法。
膜分离法的原理是利用膜的选择性渗透性，使得异丙醇能够通过膜而水分不能通过，从而实现除水的目的。
膜分离法具有操作简单、能耗低、分离效果好等优点，但膜的选择和膜的寿命是该方法的关键问题。
除了上述几种方法，还有一些其他的异丙醇除水方法，如冷冻法、吸湿剂法等。
这些方法在特定的应用领域中有其独特的优势，可以根据实际情况选择合适的方法。
异丙醇除水是许多工业生产过程中必不可少的一步。
选择合适的除水方法可以提高产品的质量和工艺的效率。
膜分离和碳分子筛制氮-概述说明以及解释
膜分离和碳分子筛制氮-概述说明以及解释1.引言1.1 概述膜分离和碳分子筛制氮是当前广泛应用于气体分离领域的两种重要技术。
膜分离是通过选择性通透性较好的膜材料，利用分子间的差异使不同组分通过膜材料时产生浓度差，从而实现组分的分离。
而碳分子筛制氮则是利用碳分子筛对空气中的氧气和氮气进行分离，通过选择性吸附氧气而使氮气得以纯化。
膜分离技术具有具有分离效率高、操作简单、设备体积小等优势。
它广泛应用于气体分离、水处理、制备纯净气体等领域。
膜分离的原理基于物质分子的有效扩散和溶解透过性，通过选择合适的膜材料和适宜的工艺条件，可以实现不同气体组分的分离纯化。
碳分子筛制氮则是一种利用碳分子筛材料对气体进行选择性吸附分离的技术。
碳分子筛是由均匀的碳纳米管和孔隙结构组成的材料。
它具有较高的表面积和丰富的微孔结构，使得其能够选择性吸附氧气而排除氮气。
通过调节工艺条件和碳分子筛材料的特性，可以实现对气体的高效纯化。
本文将重点探讨膜分离和碳分子筛制氮的原理和应用。
首先介绍膜分离技术的基本原理和常见的应用领域，然后深入分析碳分子筛制氮的性质和制氮机理。
通过对两种技术的比较和分析，可以为气体分离领域的研究和应用提供参考和指导。
1.2 文章结构文章结构是指文章的布局和组织方式。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了文章的背景和研究的目的。
通过对膜分离和碳分子筛制氮的介绍，引发读者的兴趣，并明确了本文的研究目的。
正文部分分为两个主要部分：膜分离和碳分子筛制氮。
其中，膜分离部分首先介绍了膜分离的原理，即利用不同物质在膜上的传输速率差异实现分离的方法。
接着，列举了膜分离的应用领域，如饮用水处理、气体分离等。
此部分的目的是详细介绍膜分离技术的基本原理和实际应用。
碳分子筛制氮部分首先介绍了碳分子筛的性质，包括高比表面积、孔径可调等特点。
然后，阐述了碳分子筛制氮的机理，即通过选择性吸附氮气分子实现氮气的分离提纯。
此部分的目的是介绍碳分子筛在氮气制备中的应用原理和机制。
无机膜分离技术在特种分子筛清洁生产中的应用
无机膜分离技术在特种分子筛清洁生产中的应用
无机膜分离技术是一种基于膜的分离技术，通过选择性透过或阻挡不
同分子大小、形状、电荷、极性等特性的膜，实现对混合物的分离和纯化。
在特种分子筛清洁生产中，无机膜分离技术具有以下应用：1.分离和纯化
特种分子筛：特种分子筛是一种高效的催化剂，广泛应用于化学、石油、
医药等领域。
无机膜分离技术可以通过选择性透过或阻挡不同分子大小、
形状、电荷、极性等特性的膜，实现对特种分子筛的分离和纯化，提高其
催化效率和稳定性。
2.分离和纯化有机物：无机膜分离技术可以通过选择
性透过或阻挡不同分子大小、形状、电荷、极性等特性的膜，实现对有机
物的分离和纯化。
这种技术可以应用于有机合成、药物制造、食品加工等
领域，提高产品的纯度和质量。
3.废水处理：无机膜分离技术可以应用于
废水处理，通过选择性透过或阻挡不同分子大小、形状、电荷、极性等特
性的膜，实现对废水中有害物质的分离和去除。
这种技术可以有效地减少
废水排放对环境的污染，实现清洁生产。
总之，无机膜分离技术在特种分
子筛清洁生产中具有广泛的应用前景，可以提高产品的质量和效率，减少
对环境的污染。
分子筛简介解读
Na+
交换度 % =
交换度
交换下来的 Na2O 量 原来分子筛含的Na2O 的量 100%
Me x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] m H2O 人工合成分子筛时，多以Na+来平衡三 维阴离子骨架的负电荷，然而 Na型分 子筛无酸性，其催化性能不好
交换度影响因素
CO2（0.28nm）
以ZSM-5为代表的高硅、三维交叉直孔道的新结构分子筛 催化剂具有更高的活性及选择性，不易结炭，稳定性良好
20世纪80年代，第三代分子筛催化剂
磷酸铝（AlPO4）系分子筛（非Si，P、Al骨架分子筛）
钛硅（TS）分子筛（Ti 原子同晶取代骨架中的Al）
微 孔 分 子 筛
20世纪90年代，中（介）孔分子筛
笼
晶穴 晶孔
孔穴
空腔
笼（立方体笼）
窗孔
孔道
6个四元环 一般分子进不到笼里
六方柱笼
2个六元环、6个四元环
一般分子进不到笼里
笼
削角正八面体 十四面体（8个六元环、6个四元环， 24个顶点） 平均笼直径 0.66 nm，空腔体积 0.16 nm3 最大窗孔：六元环，孔径 0.28 nm 仅允许 NH3、H2O等小分子进出 用于构成 A型、X型、Y型分子筛的 骨架结构
窗孔 决定分子能否进入分子筛晶体内部 空腔 决定进入分子的数量
笼
二十六面体（6个八元环、8个六元 环、12个四元环，48个顶点）
平均笼直径 1.14 nm，空腔体积 0.76 nm3
最大窗孔：八元环，孔径 0.41 nm
工业制氧气的方法
⼯业制氧⽓的⽅法
⼯业制氧⽓有四种⽅法，分别是分离液态空⽓法、膜分离技术、分⼦筛制氧法（吸附法）和电解制氧法。
其中分离液态空⽓法是在低温条件下加压，使空⽓转变为液态，然后蒸发。
⼯业制氧⽓⽅法
分离液态空⽓法
在低温条件下加压，使空⽓转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是‐196℃，⽐液态氧的沸点（‐183℃）低，因此氮⽓⾸先从液态空⽓中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。
膜分离技术
膜分离技术得到迅速发展。
利⽤这种技术，在⼀定压⼒下，让空⽓通过具有富集氧⽓功能的薄膜，可得到含氧量较⾼的富氧空⽓。
利⽤这种膜进⾏多级分离，可以得到百分之九⼗以上氧⽓的富氧空⽓。
分⼦筛制氧法（吸附法）
利⽤氮分⼦⼤于氧分⼦的特性，使⽤特制的分⼦筛把空⽓中的氧离分出来。
⾸先，⽤压缩机迫使⼲燥的空⽓通过分⼦筛进⼊抽成真空的吸附器中，空⽓中的氮分⼦即被分⼦筛所吸附，氧⽓进⼊吸附器内，当吸附器内氧⽓达到⼀定量（压⼒达到⼀定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧⽓。
经过⼀段时间，分⼦筛吸附的氮逐渐增多，吸附能⼒减弱，产出的氧⽓纯度下降，需要⽤真空泵抽出吸附在分⼦筛上⾯的氮，然后重复上述过程。
这种制取氧的⽅法亦称吸附法，利⽤吸附法制氧的⼩型制氧机已经开发出来，便于家庭使⽤。
电解制氧法
把⽔放⼊电解槽中，加⼊氢氧化钠或氢氧化钾以提⾼⽔的电解度，然后通⼊直流电，⽔就分解为氧⽓和氢⽓。
每制取⼀⽴⽅⽶氧，同时获得两⽴⽅⽶氢。
⽤电解法制取⼀⽴⽅⽶氧要耗电12～15千⽡⼩时，与上述两种⽅法的耗电量（0.55～0.60千⽡⼩时）相⽐，是很不经济的。
二氧化碳与氧气分离
二氧化碳与氧气分离二氧化碳与氧气是常见的气体成分，而二氧化碳和氧气的分离对于许多应用具有重要的意义。
二氧化碳与氧气的分离技术有多种方法，其中包括分子筛吸附、膜分离和化学吸收等。
下面将就这些方法对二氧化碳与氧气的分离进行详细介绍。
分子筛吸附是一种常见的分离二氧化碳和氧气的方法。
分子筛是一种具有微孔结构的吸附剂，它可以选择性地吸附二氧化碳分子而不吸附氧气分子。
这主要是因为二氧化碳分子的尺寸较大，可以进入分子筛的孔道中，而氧气分子的尺寸较小，不能进入孔道。
通过在分子筛上进行适当的温度和压力调控，可以实现二氧化碳和氧气的分离。
膜分离是另一种常用的二氧化碳和氧气分离方法。
膜分离是利用半透膜的特性，使得二氧化碳和氧气能够通过膜的选择性传递来实现分离。
这种方法主要有两种类型，即压力驱动型和渗透驱动型。
压力驱动型膜分离是利用二氧化碳和氧气在不同压力下透过膜的差异来实现分离，而渗透驱动型膜分离是通过给予膜边界一侧一种透过膜的化学势偏差来实现分离，从而实现二氧化碳和氧气的分离。
化学吸收是一种基于物理化学原理的二氧化碳和氧气分离方法。
在化学吸收中，选择性溶剂与气态混合物接触，通过吸附和解吸的过程将二氧化碳和氧气分开。
溶剂的选择对于分离效果至关重要，常用的溶剂有胺类化合物、碱金属溶液等。
通过调节温度、压力和溶剂浓度等操作参数，可以实现二氧化碳和氧气的高效分离。
除了上述方法外，还有其他一些辅助分离技术可以与上述方法相结合，提高分离效果。
例如，催化剂的引入可以实现二氧化碳和氧气的催化转化，从而进行更有效的分离。
此外，通过使用多级分离、循环操作等方法，也可以进一步提高二氧化碳和氧气分离的效果。
总之，二氧化碳与氧气的分离是一项重要的技术，有许多方法可供选择。
分子筛吸附、膜分离和化学吸收是常见的分离方法，在实际应用中具有广泛的应用前景。
在选择分离方法时，需要根据具体应用需求考虑分离效率、成本、可操作性等因素，以选择最适合的分离方案。
膜分离与分子筛介绍及比较
工作原理
以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理， 以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用 碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA PSA制 碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制 氮。 在一定的压力下，利用空气中氧、 在一定的压力下，利用空气中氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差 异较大，短时间内，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集， 异较大，短时间内，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集， 达到氧氮分离。 达到氧氮分离。 由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显差异， 由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显差异，降低 压力，即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，使碳分子筛再生， 压力，即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，使碳分子筛再生，得以重复 循环使用。 循环使用。 采用两个吸附塔工艺，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替， 采用两个吸附塔工艺，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替， 连续产出高品质氮气。 连续产出高品质氮气。
技术特点
设备运行能耗低，成本少，适应性强，产气快速， 设备运行能耗低，成本少，适应性强，产气快速，纯度易调 节； 完善的工艺流程设计，最优使用效果； ※ 完善的工艺流程设计，最优使用效果； 模块化结构设计，节省占地面积； ※ 模块化结构设计，节省占地面积； 操作简便，性能稳定，自动化程度高， ※ 操作简便，性能稳定，自动化程度高，可实现无人运 行； 合理的内部构件，气流分布均匀， ※ 合理的内部构件，气流分布均匀，减轻气流高速冲 击； 特有的碳分子筛保护措施， ※ 特有的碳分子筛保护措施，延长碳分子筛的使用寿 命； 关键部件采用著名品牌是设备品质的有效保证； ※ 关键部件采用著名品牌是设备品质的有效保证； 国家专利技术的自动放空装置，保证成品氮气品质； ※ 国家专利技术的自动放空装置，保证成品氮气品质； 具有多种故障诊断、报警及自动处理功能； ※ 具有多种故障诊断、报警及自动处理功能； 触摸式屏幕显示、露点检测、节能控制等。 ※ 触摸式屏幕显示、露点检测、节能控制等。
碳分子筛制氮设备和膜分离制氮设备的应用分析
下用 制氮 设备 的不 安 全 因素 。特别 是通 过膜 组件 分 离 出来 的氧 气 浓 度 最 高 只 能 达 ９ ％ ，用 于 降低 采 ９ 空 区的氧浓 度 ，使 其达 到 ７ 以下 需 要很 长 的注 氮 ％
时 间 （ ％ 氧 浓 度 和 氮 气 ９ ％ ～９ ％ 含 氧 量 比很 ７ ７ ９
小 ）特 别 是 分 离 膜 本 身 最 怕 油 和 粉 尘 ，而 煤 矿 井 下 粉 尘相 当高 ，合 理 配置 的除 油 、除尘 过滤器 比正 常 使 用要减 少很 多 时 间 ，不 及 时更换 将 严重影 响 高 分 子膜 的寿命 。再 有 ，中空 纤维 膜组 件 不能 吸收处 理 掉采 空 区 内的部份 ｃ ｏ和 ｃ ｏ ，即使 通 过 注氮 降 氧 ，采 空 区氧浓 度达 标 了 ，ｃ ｏ，ｃ ： 度过 高 ，仍 ｏ浓 不 能进 入正 常工 作 （ 际应 用 中反 映出 的问题 ） 实 。
对 膜 分 离 空 气 制 氮 设 备 与碳 分 子筛 分 离 空 气 制 氮 设 备 进 行 较 深 层 次 认 识 和 应 用 比较 ，为 煤 矿 行 业 选 定
注 氮防灭火设备提供一些参考 。 ［ 关键词 ］ 碳分子筛分 离空气制 氮；膜 分离空气制氮 ；注氮 防灭 火 ［ 中图分 类号 ］Ｔ ７ ２ ２ Ｄ ５ ． ［ 文献标 识码］ Ｂ ［ 文章编 号］ １０ －２５ （０ ０ ６０ ７ －２ ０ ６６ ２ ２ １ ）０ － ５０ ０ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＴｗｏ Ｋｉ ｄｓＮｉｒ ｇ ｎ Ｍ ａ ｉ ｕｉ ｍ ｅ ｓ ｏ ｒ ｎ ｌｃ ｔｏ ｏ ｎ ｔｏ ｅ ｋ ｎｇ Ｅｑ ｐ ｎｔ ｆ Ｃａ ｂｏ Ｍ ｏ ｅ ｕ ｅ Ｓｉｖ ｎ ｅ ｂｒ ｎｅ Ｓｅ ｒ ｔｏ ｌｃ ｌ ｅ ｅ ａ ｄ Ｍ ｍ ａ ｐａ ａ ｉ ｎ
生物分离工程名词解释
膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
或者：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。
离子交换: 在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。
亲和层析：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术。
过滤：是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。
或者：利用薄片形多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。
重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。
分辨率：也称分离度。
它是指相邻两色谱保留值之差与两峰底宽平均值之比。
晶体：形成新相（固体）需要一定的表面自由能。
因此，溶液浓度达到饱和溶解度时，晶体尚不能析出，只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。
溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
初级分离：指从菌体发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过程。
截留率：表示膜对溶质的截留能力，可用小数或百分数表示。
（真实截留率和表观截留率）自溶：通过调节温度、PH值或添加有机溶剂，诱使细胞产生溶解自身的酶的方法，也是一种酶溶法。
：指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相保留体积VR体积。
：指色谱柱内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的死体积VM空间以及检测器的空间的总和，当后两项很小而可忽略不计时，V M可由t m与流动相体积流速F0(ml/min)的乘积计算。
理论塔板高度：单位理论塔板的长度称为理论塔板高度。
它等于色谱柱长度除以理论塔板数。
用理论塔板数与板高表示柱效率时是等价的。
空气氮氧分离装置
空气氮氧分离装置是一种用于从空气中分离出氮气和氧气的设备。
这种装置通常基于分子筛技术或膜分离技术，根据氮气和氧气在不同条件下的吸附性质或渗透性质，实现气体的分离。
以下是两种常见的工作原理：
1. 分子筛技术：分子筛是一种具有特定孔径的材料，可以根据分子的大小和极性选择性地吸附不同的气体分子。
在空气氮氧分离装置中，空气会通过一个充满分子筛的吸附柱，氮气分子由于较大的体积被吸附，而氧气分子则较少被吸附，因此可以通过控制压力和吸附时间，实现氮气和氧气的分离。
2. 膜分离技术：膜分离技术利用薄膜的渗透性，将气体分子分离出来。
在空气氮氧分离装置中，通常使用气体渗透性较低的膜材料，使得氮气分子的渗透速度较慢，而氧气分子的渗透速度较快。
通过膜的选择性渗透，可以实现氮气和氧气的分离。
这些空气氮氧分离装置常见于医疗、工业和实验室等领域，用于获取纯净的氮气或氧气。
它们在提供特定气体用途的同时，也有助于减少空气中其他成分的浓度，从而满足不同领域的需求。
乙醇脱水的方法范文
乙醇脱水的方法范文乙醇脱水是指将乙醇中的水分去除的过程。
乙醇是一种广泛应用于工业、医学和食品等领域的有机溶剂，但由于蒸汽压与水相比较低，容易吸湿，影响其性质和应用。
因此，在一些应用场合中，需要将乙醇中的水分去除，使其纯度提高，脱水成为一个必要的步骤。
1.蒸馏法蒸馏法是乙醇脱水的最常见且最经济的方法。
在乙醇和水的共沸点78.15℃下，对乙醇水溶液进行连续蒸馏，由于乙醇的蒸汽压较低，水分会随着蒸汽而脱离溶液，通过冷凝和分离，可以得到净化后的乙醇。
蒸馏法可以通过多级蒸馏、真空蒸馏等方式进行，以提高乙醇的纯度。
2.分子筛吸附法分子筛吸附法是一种利用分子筛材料将水分吸附的方法。
分子筛是一种具有高度特异性催化活性的吸附材料，能吸附相应孔径大小的分子。
通过将乙醇与分子筛接触，利用分子筛的微孔结构将水分分子吸附，从而实现乙醇的脱水。
该方法适用于乙醇水溶液中水含量较高的情况，但需要对使用的分子筛种类和条件进行严格控制。
3.膜分离法膜分离法是一种利用半透膜的选择性分离特性，将水分从乙醇中分离出来的方法。
通过选择合适的膜材料和分离条件，乙醇水溶液经过膜的渗透和浓缩，使水分从高浓度一侧渗透到低浓度一侧，从而实现乙醇的脱水。
膜分离法具有操作简单、工艺流程简明等优点，但需要考虑膜材料的选择、膜污染等问题。
4.气相或固相吸附法气相或固相吸附法是一种利用其他吸附材料将水分吸附的方法。
例如，可以使用活性炭、硅胶等材料作为吸附剂，通过乙醇与吸附剂接触，利用吸附材料具有的高吸附能力将水分吸附，达到乙醇脱水的目的。
吸附剂需要选择具有较高吸湿性能的材料，并要注意吸附剂的再生和再利用问题。
分子筛膜分离技术的研究进展
分子筛膜分离技术的研究进展1. 分子筛概述分子筛是具有规整孔道结构的微孔晶体材料。
自1756年首次发现天然分子筛Stilbite后，已确定结构的分子筛有114种。
分子筛已广泛地应用于吸附、离子交换、催化等领域。
分子筛的物理性质(如孔径、孔容、孔的形状、硅铝比、酸性等)决定其性能。
构成分子筛的骨架元素是硅、铝及配位的氧原子。
其中的铝或硅可以用磷、镓、铁、钛等元素取代形成杂原子型分子筛。
分子筛这种骨架元素可取代的特性也预示着对分子筛的改性是丰富多样的。
硅铝分子筛骨架的最基本单位是硅氧四面体和铝氧四面体。
当分子筛由硅氧四面体组成时，其骨架呈电中性。
此时的分子筛表现为疏水性。
当有铝氧四面体时，其骨架就呈负电性。
随着硅铝比的减小，其亲水性增强。
2. 分子筛膜分离有机物/水的研究和应用Silicalite沸石膜中不含有Al,具有憎水、亲有机物的性质,可在水的存在下选择吸附有机分子。
特别对于乙醇-水混合物,Silicalite沸石膜对乙醇具有高的选择性,为无水乙醇的制备提供了可靠的理论依据。
T.Sano 等用Silicalite沸石膜研究乙醇-水体系的分离，乙醇-水的分离因子达58。
A.Ishikawa等在多孔玻璃上制备孔径为0.3～0.5 nm的Silicalite沸石膜,用于醇类的气相脱水，其分离因子高达500以上，50%的乙醇水溶液渗透侧水的质量分数高达99%以上。
R.E.Dolle发现利用Silicalite 沸石膜从水中分离甲醇、乙醇、丙酮、丁酮，在303～323 K范围内,甲醇、乙醇、丙酮和丁酮最大的分离因子分别为16、43、255和146，通量为0.15~1.3 kg/(m·2h)。
A.Ishikawa等用合成的NaA分子筛膜研究了水-乙醇、水-丁醇的分离,在352～362 K时,分离因子达到2499和1633,通量分别为0.1、0.719kg/(m·2h)。
黄爱生等采用抽空涂晶二次生长法合成的A型分子筛膜有很好的渗透汽化性能，m(C3H8O)/m(H2O)=95∶5混合物在323 K和343 K时的分离系数都超过10 000，渗透量分别为1.27 kg/(m2·h)和1.74kg/(m2·h),具有很好的工业应用前景。
空气分离方法
空气分离有哪几种方法空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在。
分子是保持它原有性质的最小颗粒，直径的数量级在10-8cm，而分子的数目非常多，并巨不停地在作无规则运动，因此，空气中的氧、氮等分子是均匀地相互搀混在，起的，要将它们分离开是较困难的。
目前主要有3种分离方法。
(1)低温法先将空气通过压缩、膨胀降温.直至空气液化，再利用氧、氮的气化温度(沸点)不同(在大气压力下，氧的沸点为90K ,氮的沸点为77K）.沸点低的氮相对于氧要容易气化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，液体中的氮较多地蒸发，气体中的氧较多地冷凝.使上升蒸气中的含氮量不断提高，下流液体中的含氧量不断增大，以此实现将空气分离。
要将空气液化，需将空气冷却到100K以下的温度，这种制冷叫深度冷冻;而利用沸点差将液空分离的过程叫精馏过程.低温法实现空气分离是深冷与精馏的组合，是目前应用最为)一泛的空气分离方法(2)吸附法它是让空气通过充填有某种多孔性物质一分于筛的吸附塔，利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点，有的分子筛(如5A ，I 3X等)对氮具有较强的吸附性能，让氧分子通过，因而可得到纯度较高的氧气;有的分子筛(碳分子筛等)对氧具有较强的吸附性能，让氮分子通过，因而可得到纯度较高的氮气。
由于吸附剂的吸附容量有限、当吸附某种分子达到饱和时，就没有继续吸附的能力，需要将被吸附的物质驱赶掉，才能恢复吸附的能力。
这一过程叫“再生”。
因此，为了保证连续供气，需要有两个以上的吸附塔交替使用。
再生的方法可采用加热提高温度的方法(TSA)，或降低压力的方法((PSA ) 。
这种方法流程简单，操作方便，运行成本较低，但要获得高纯度的产品较为因难，产品氧纯度在9 3 %左右。
并且，它只适宜于容量不太大〔小于4000m3/h)的分离装置。
（3)膜分离法它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜(0. lμm)或中空纤维膜时，氧气的穿透过薄膜的速度约为氮的4一5倍，从而实现氧、氮的分离‘这种方法装置简单，操作方便，启动快，投资少，但富氧浓度一般适宜在28一3S肠,规模也只宜中、小型，所以只适用于富氧燃烧和庆疗保健等方面。
矿石的分子筛与分子膜分离
Part Three
矿石的分子膜分离
分子膜的原理
分子膜是一种具有选择性透过性的薄膜 分子膜的分离原理是基于分子大小和形状的差异 分子膜可以通过控制膜孔径和膜表面化学性质来实现选择性透过 分子膜在矿石分离中具有高效、节能、环保等优点
分子膜的种类
聚合物膜：由 聚合物材料制 成，如聚砜、
聚丙烯腈等
无机膜：由无 机材料制成， 如氧化铝、氧
● 缺点： a. 效率较低：分子筛的分离效率相对较低 b. 适用范围有限：仅适用于某些特定类型的分 子分离 c. 成本较高：分子筛的生产和维护成本相对较高
● a. 效率较低：分子筛的分离效率相对较低 ● b. 适用范围有限：仅适用于某些特定类型的分子分离 ● c. 成本较高：分子筛的生产和维护成本相对较高
矿石的分子筛分离
分子筛的原理
分子筛的孔径大小可以根据 需要调整
分子筛是一种具有微孔结构 的材料
分子筛通过物理吸附和化学 吸附来分离分子
分子筛的分离效果受到温度、 压力等因素的影响
分子筛的种类
硅铝分子筛：如ZSM-5、ZSM-11等 磷铝分子筛：如PAU-1、PAU-2等 硅钛分子筛：如TS-1、TS-2等
分子筛：需要备投资和维护成本
分子筛：分离效果较 好，但选择性较差
分子膜：分离效果较 差，但选择性较好
经济性的比较
分子筛分离技术：成本较高，需要定期更换滤芯 分子膜分离技术：成本较低，使用寿命长，无需更换滤芯 分子筛分离技术：能耗较高，需要定期清洗和维护 分子膜分离技术：能耗较低，无需清洗和维护，操作简单方便
● 优点： a. 高选择性：分子膜可以精确地分离出特定分子，提高分离效率。 b. 节能环保：分子膜 分离过程不需要高温高压，能耗较低。 c. 可重复使用：分子膜可以重复使用，降低成本。
除去甲烷中的乙烯用什么方法
除去甲烷中的乙烯用什么方法分离甲烷和乙烯的方法有多种，下面将详细介绍几种常用的方法：1. 吸附分离法：吸附分离法是利用吸附剂对甲烷和乙烯的亲和性差异进行分离的方法。
常见的吸附剂有活性炭、分子筛等。
在压力较高的条件下，将混合气体通过吸附床，甲烷和乙烯会在吸附剂表面发生吸附，由于乙烯的亲和性较强，因此被吸附剂吸附的乙烯量相对较多，而甲烷则较少被吸附。
随后通过改变温度或减小压力等条件，从吸附剂上脱附乙烯和甲烷，实现二者的分离。
这种方法具有操作简单、设备投资低的优点，但是需要进行多次吸附和脱附过程，对吸附剂的选择和再生也有一定要求。
2. 液体吸收法：液体吸收法是利用乙烯在液体中的溶解度较高，而甲烷的溶解度较低的特点进行分离的方法。
通常会选择一种具有高乙烯溶解度的液体作为吸收剂，将混合气体通过吸收塔，乙烯会溶解在液体中，而甲烷则较少被溶解。
然后通过改变温度或减小压力等条件，从液体中析出乙烯和甲烷，实现二者的分离。
这种方法操作简单，且可以实现高纯度的乙烯分离，但吸收剂的选择和再生是一个考虑因素。
3. 分子筛膜分离法：分子筛膜分离法是利用具有特定孔径大小的分子筛材料对不同大小的分子进行筛选和分离的方法。
通过将混合气体通过膜模块，甲烷的分子由于较小，能够通过膜孔，而乙烯的分子则由于较大，无法通过。
通过这种方式，实现了甲烷和乙烯的分离。
该方法具有操作简单、设备体积小的优点，但是对于膜的选择和使用条件的控制要求较高。
4. 催化剂选择氧化法：催化剂选择氧化法是指通过选择性氧化乙烯来将其转化为乙醛、乙烯酸或丙烯酸，使其与甲烷发生反应生成水和二氧化碳等气体，进而将乙烯从混合气体中分离出来的方法。
这种方法需要选用合适的催化剂，并且需要进行多步反应，相对来说比较复杂。
但是，该方法可以实现高效、高纯度的乙烯分离。
综上所述，分离甲烷中的乙烯可以通过吸附分离法、液体吸收法、分子筛膜分离法以及催化剂选择氧化法等方法实现。
不同的方法有各自的优缺点，根据实际情况选择合适的方法进行分离。
分子筛
分子筛科技名词定义中文名称：分子筛英文名称：molecular sieve定义：具网状结构的天然或人工合成的化学物质。
如交联葡聚糖、沸石等，当作为层析介质时，可按分子大小对混合物进行分级分离。
分子筛概念狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子筛分子尺寸大小（通常为0.3~2.0 nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。
然而随着分子筛合成与应用研究的深入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到2 nm以上，因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛；按孔道大小划分，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。
由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。
由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。
目前分子筛在冶金，化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。
常用分子筛气体行业常用的分子筛型号;A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A),X型:钙X(10X),钠X(13X)Y型:,钠Y,钙Y分子筛特点分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。
存放时间较长并已经吸湿分子筛的分子筛使用前应进行再生。
分子筛前景
分子筛前景分子筛是一种具有高度孔隙结构的材料，由于其具有较高的比表面积和孔容量，被广泛应用于催化剂、吸附剂、分离膜等领域。
随着环境污染和能源危机的加剧，分子筛作为一种环境友好和高效能源利用的新材料，其前景十分广阔。
下面将从催化剂、吸附剂和分离膜三个方面来探讨分子筛的前景。
首先，分子筛作为催化剂广泛应用于化工、石油等行业。
由于其独特的孔结构和活性中心，分子筛可以催化各种化学反应，提高反应速率、选择性和产物纯度。
例如，分子筛可以催化汽车尾气中的有害气体氮氧化物和碳氢化合物的还原，减少环境污染。
此外，分子筛还可以催化石油加工中的裂化、异构化、氢化等反应，提高产品质量和产率。
其次，分子筛作为吸附剂被广泛应用于废水处理、气体净化等领域。
由于其大量的孔道和高度表面活性，分子筛可以吸附废水中的有机物、重金属离子等有害物质，实现废水的净化和资源回收。
例如，分子筛可以用于电镀废水中有机物的去除，实现废水的达标排放。
此外，分子筛还可以应用于气体净化领域，吸附空气中的甲醛、苯等有害气体，改善室内空气质量。
最后，分子筛作为分离膜具有很大的应用潜力。
由于其特殊的孔结构，分子筛可以实现分子之间的选择性分离，广泛应用于气体分离、液体分离等领域。
例如，分子筛膜可以用于二氧化碳的分离和捕集，实现二氧化碳的减排和资源利用。
此外，分子筛膜还可以用于酒精分离、有机溶剂回收等工艺中，提高产品纯度和回收率。
综上所述，分子筛作为一种功能多样且具有潜力的材料，在催化剂、吸附剂和分离膜等领域都有广阔的应用前景。
随着环境意识的增强和资源利用的要求，相信分子筛将在未来取得更大的突破和应用。
但同时也需要深入研究其制备方法、孔结构调控等关键技术，以提高分子筛的性能和使用效率。
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技术特点
设备运行能耗低，成本少，适应性强，产气快速， 设备运行能耗低，成本少，适应性强，产气快速，纯度易调 节； 完善的工艺流程设计，最优使用效果； ※ 完善的工艺流程设计，最优使用效果； 模块化结构设计，节省占地面积； ※ 模块化结构设计，节省占地面积； 操作简便，性能稳定，自动化程度高， ※ 操作简便，性能稳定，自动化程度高，可实现无人运 行； 合理的内部构件，气流分布均匀， ※ 合理的内部构件，气流分布均匀，减轻气流高速冲 击； 特有的碳分子筛保护措施， ※ 特有的碳分子筛保护措施，延长碳分子筛的使用寿 命； 关键部件采用著名品牌是设备品质的有效保证； ※ 关键部件采用著名品牌是设备品质的有效保证； 国家专利技术的自动放空装置，保证成品氮气品质； ※ 国家专利技术的自动放空装置，保证成品氮气品质； 具有多种故障诊断、报警及自动处理功能； ※ 具有多种故障诊断、报警及自动处理功能； 触摸式屏幕显示、露点检测、节能控制等。 ※ 触摸式屏幕显示、露点检测、节能控制等。
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产品结构
膜分离式制氮机主要构成部件有： 膜分离式制氮机主要构成部件有： 空压机、换热器、过滤器组、膜组、 空压机、换热器、过滤器组、膜组、检测组件
碳分子筛式制氮机主要构成部件有： 碳分子筛式制氮机主要构成部件有： 空压机、地面冷干机、活性炭罐、过滤器组、 空压机、地面冷干机、活性炭罐、过滤器组、空气缓冲 吸附塔、氮气缓冲罐、 罐、吸附塔、氮气缓冲罐、检测组件
膜分离制氮机的原理
膜分离的核心是利用了空气中不同组分在高 分子材料上的扩散系数大小不同而达到气体分离 的物理过程。当空气中的氮气和氧气在驱动力— 的物理过程。当空气中的氮气和氧气在驱动力 膜两侧压差作用下， 膜两侧压差作用下，由于它们在膜中的渗透率和 扩散系数的不同，导致渗透速率较快的水蒸气， 扩散系数的不同，导致渗透速率较快的水蒸气， 氧等气体优先透过膜，成为富氧气体富氧的浓度 氧等气体优先透过膜，成为富氧气体富氧的浓度 可达40% 而渗透速率较慢的氮气在滞留侧富集， 可达40% ；而渗透速率较慢的氮气在滞留侧富集， 成为干燥的富氮气体90 90成为干燥的富氮气体90-99.9% 。
工作原理
以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理， 以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用 碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA PSA制 碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制 氮。 在一定的压力下，利用空气中氧、 在一定的压力下，利用空气中氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差 异较大，短时间内，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集， 异较大，短时间内，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集， 达到氧氮分离。 达到氧氮分离。 由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显差异， 由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显差异，降低 压力，即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，使碳分子筛再生， 压力，即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，使碳分子筛再生，得以重复 循环使用。 循环使用。 采用两个吸附塔工艺，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替， 采用两个吸附塔工艺，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替， 连续产出高品质氮气。 连续产出高品质氮气。
• 没有运动部件，设备维护保养少； 没有运动部件，设备维护保养少； • 设备形式可以根据用户应用情况，有箱式、撬装式、集装 设备形式可以根据用户应用情况，有箱式、撬装式、 箱式； 箱式； • 设备对土建没有任何特殊要求，安装费用低； 设备对土建没有任何特殊要求，安装费用低； • 运行噪音小,满足环保要求； 运行噪音小,满足环保要求； • 对环境无特殊要求，可在简单处理后的工况下运行。 对环境无特殊要求，可在简单处理后的工况下运行。 • 氮气露点低、可达-60℃；氮气没有任何灰尘、颗粒； 氮气露点低、可达-60℃；氮气没有任何灰尘、颗粒；
产 品 结 构
PSA变压吸附制氮机工艺流程
1、空气经过空压机压缩后进入空气储罐，经过稳压后流入 空气经过空压机压缩后进入空气储罐， 空气经过空压机压缩后进入空气储罐 空气预处理装置； 空气预处理装置； 2、空气预处理装置由三支精度不同的过滤器及一个活性炭 除油罐组成。 除油罐组成。压缩空气通过冷冻干燥机及过滤器使其由 粗到精地将水、 粉尘过滤干净， 粗到精地将水、油、粉尘过滤干净，其中水降到压力露 10℃，油降到0.001ppm 粉尘降至0.01um 0.001ppm， 0.01um； 点2～10℃，油降到0.001ppm，粉尘降至0.01um； 净化后的空气进入制氮机主机，经过主机上的9 3、净化后的空气进入制氮机主机，经过主机上的9个气动阀 门的自动切换，主机上的两个吸附塔交替吸附、解吸， 门的自动切换，主机上的两个吸附塔交替吸附、解吸， 使流入主机的空气中的大部分氮与少部分氧进行分离， 使流入主机的空气中的大部分氮与少部分氧进行分离， 并将富氧空气排空，氮气在塔顶富集， 并将富氧空气排空，氮气在塔顶富集，由管路输送到氮 气缓冲罐，并经流量计后进入注氮管路。 气缓冲罐，并经流量计后进入注氮管路
产品外形
变压吸附碳分子筛型制氮机
四川省古叙煤田
产品型号
变压吸附制氮装置分: 变压吸附制氮装置分 地面固定式和井下移动式 两种 地面固定式型号: 地面固定式型号 DT-800/1000/3000 井下移动式型号: 井下移动式型号 DT-400/2000 流量单位:M 流量单位 3/ h 氮气纯度:98%+ 氮气纯度
膜分离原理示意图
工艺流程图 移动制氮设备的三大主要组件
DM系列煤矿用膜分离制氮优点 DM系列煤矿用膜分离制氮优点
• 技术先进，是常温空气分离的最新技术； 技术先进，是常温空气分离的最新技术； • 操作简单，装置智能化控制，全程流量 氮气纯度检测,具 操作简单，装置智能化控制， 氮气纯度检测, 有氮气纯度达标自动注氮功能; 有氮气纯度达标自动注氮功能; • 连续运行可靠性高、设备使用寿命长，可达10年； 连续运行可靠性高、设备使用寿命长，可达10 10年 • 增容简单，仅仅需要并联添加膜件即可；体积小、重量轻， 增容简单，仅仅需要并联添加膜件即可；体积小、重量轻， 是移动制氮设备的不二选择； 是移动制氮设备的不二选择； • 安全可靠，整机防爆，系统具有超温，超压等多种防护和 安全可靠，整机防爆，系统具有超温， 控制功能； 控制功能； • 采用PLC控制,有以太网接口,具有数据上传功能； 采用PLC控制,有以太网接口,具有数据上传功能； PLC控制 • 开停机方便迅速，操作简单，能在短时间产生合格氮气； 开停机方便迅速，操作简单，能在短时间产生合格氮气；
我院制氮机的独特设计
1.采用了环保节能型的换热器,取代了35KW的电加热器,不仅 采用了环保节能型的换热器,取代了35KW的电加热器, 采用了环保节能型的换热器 35KW的电加热器 零故障率,而且节约了14%的电能, 14%的电能 零故障率,而且节约了14%的电能,有利于缓和用电高峰压 力. 2.对DM1200机型采用了双机单独运行方式 机型采用了双机单独运行方式. 2.对DM-800 1000 1200机型采用了双机单独运行方式. 例如:整机全开是1200立方产氮量,只开单台即为600 1200立方产氮量 600立方 例如:整机全开是1200立方产氮量,只开单台即为600立方 优点: 优点: 可以在大量需要氮气时整机运行; 2.1 可以在大量需要氮气时整机运行;也可以在平时防火 需要时单机运行. 需要时单机运行. 同时也满足了客户重要设备的一开一备要求. 2.2 同时也满足了客户重要设备的一开一备要求.
总
结
• 膜分离式制氮机操作简单、维护方便、单 膜分离式制氮机操作简单、维护方便、 位体积较小、具有移动便利的优点； 位体积较小、具有移动便利的优点；适合 井下使用. 井下使用. • 碳分子筛式制氮机单位产气量较大，利于 碳分子筛式制氮机单位产气量较大， 在地面设立固定式制氮点。 在地面设立固定式制氮点。
性能参数
制氮机的矿用标准要求氮气纯度达到97% 制氮机的矿用标准要求氮气纯度达到 膜分离式制氮机和碳分子ຫໍສະໝຸດ 式制氮机均可完 成。优缺点比较
由于结构设计和采用的组件体积不同， 由于结构设计和采用的组件体积不同，使膜分离制氮机 与碳分子筛制氮机各有优缺点。 与碳分子筛制氮机各有优缺点。 膜分离式制氮机具有体积小、易移动、 膜分离式制氮机具有体积小、易移动、便于维修等优 所以膜分离式制氮机更适合井下使用， 点，所以膜分离式制氮机更适合井下使用，但膜分离式制氮 机受罐笼容积的限制，所以单台产气量受限制， 机受罐笼容积的限制，所以单台产气量受限制，目前矿用井 下膜分离式制氮机最大产氮量在1200M /h。 下膜分离式制氮机最大产氮量在1200M3/h。 碳分子筛制氮机主要采用大型罐类容器，体积较大， 碳分子筛制氮机主要采用大型罐类容器，体积较大，吨 位较重，所以更适合地面使用， 位较重，所以更适合地面使用，而且分子筛式制氮机产气量 较大，地面单台可达3000 /h，但井下单台最大在400 较大，地面单台可达3000 M3/h，但井下单台最大在400 /h。 M3/h。
矿用移动式膜分离制氮机
煤炭科学研究总院沈阳研究院
产品型号
DM系列膜分离制氮机型号 共8种 系列膜分离制氮机型号:共 种 系列膜分离制氮机型号 DM-200/300/400/500/600/800/1000/1200 流量单位: 流量单位 M3/h 氮气纯度规格:97%和98%两种 和 氮气纯度规格 两种
现场产品图片
膜分离式与变压吸附分子筛 制氮机的比较
四川省古叙煤田
工作原理比较
• 膜分离制氮技术是根据压缩空气中各种气体在膜组件中 的溶解度和扩散系统的差异， 的溶解度和扩散系统的差异，导致气体在通过膜组件时 的相对渗透速率不同，可称之这“快气” 慢气” 的相对渗透速率不同，可称之这“快气”和“慢气”。 当压缩空气通过膜组件（采用原装进口膜组件） 当压缩空气通过膜组件（采用原装进口膜组件）时，渗 透速率较快的气体和水气、氢气、氧气、二氧化碳等， 透速率较快的气体和水气、氢气、氧气、二氧化碳等， 通过膜组件后，在膜渗透侧被富集， 通过膜组件后，在膜渗透侧被富集，而渗透速率较慢的 气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在膜的滞流侧被富集， 气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在膜的滞流侧被富集， 达到氧氮分离的目的。 达到氧氮分离的目的。 在一定的压力下，利用空气中氧、 碳分子筛制氮技术是 在一定的压力下，利用空气中氧、 氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，短时间内， 氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，短时间内，氧分 子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集，达到氧氮 子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集， 分离的效果。 分离的效果。