氢气不被分子筛吸附，而吸附其它小直径分子的原理

本帖最后由 朝阳照样 于 2009-8-16 14:51 编辑
用于制氢的分子筛类型是5A型分子筛，也就是孔径是0.5nm。比孔径小的分子，可以通过微孔孔口进入孔穴内，吸附于孔穴表面，并在一定条件下解吸放出；比孔径大的分子则不能进入，从而把分子直径大小不同的混合分离开来。
      看看这些气体的参数：氢气的动力学直径是0.289nm，二氧化碳是0.33nm，一氧化碳是0.376nm，甲烷是0.38，水是0.27-0.32.
      那么5A型分子筛对这些气体都应该吸附。这样不可能提纯氢气呀？在者按上面的参数最好选用的是3A型分子筛，不吸附氢气，吸附其他杂质，但在实际和理论中5A型分子筛为何是制氢专用呢？

本帖最后由 wpxpa 于 2009-8-16 16:58 编辑
LZ应该知道吸附分离的选择性是基于三个差异之一：平衡吸附量差异，位阻效应差异，动力学效应差异。
位阻效应是由5A分子筛分性质产生得来的。在这种情况下，只有小的并具有适当形状的分子才能扩散进入吸附剂，而其它分子都被阻挡在外。
也就是你上面所说的理论。
动力学效 应是借助于不同分子的扩散速率之差来实现的。
例如：
空气在碳分子筛主要是由于动力学效应。由于碳分子筛毛细孔的孔径分布较窄，且孔径多为瓶形或狭缝状，氧和氮分子在碳分子筛上的动力扩散速度各不相同，氧分子的扩散速度较大，因而对氧、氮分子的吸附速度产生差异，使氧、氮组分分离。
大多数过程都是通过混合气的平衡吸附来完成的，因此被称为平衡过程。
吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固或液固两相充分接触，最后吸附质在两相中达到动态平衡；也可以是含有一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层，吸附质流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动态平衡。
LZ之所以有上面的考虑是因为你没有考虑到另外两种差异，提纯氢气的时候可能用的是平衡吸附量差异而实现分离的。

分子筛是由带负电荷的硅铝氧骨架以及带正电荷的金属阳离子共同组成的笼状的晶体化合物。所谓的孔径是分子筛笼的主孔道的直径。分子筛吸附，基本条件：被吸附分子直径小于和等于分子筛主孔道直径。但是吸附力的强弱，是被吸附分子和分子筛笼中金属阳离子电场作用力的大小来决定。被吸附分子极性越强，或者越容易极化，就被分子筛吸附了越强。
而氢分子是一个非极性分子，并且氢分子筛上没有孤电子对，非常难以极化。故氢分子在常温状态下，是不被任何分子筛吸附的，包括也不被3A分子筛吸附。
所以，制氢用分子筛用5A，来吸附含氢混合气体中的其它杂质分子（CO2，各种碳氢化合物、氮气等等），并且在解吸阶段把杂质气体排出，因此氢气得到提浓（提纯）。
这就是制氢用5A分子筛进行PSA吸附的理论。

2# wpxpa 你说的第三条有点不明白，能够详细点吗？

本帖最后由 chc1125 于 2009-8-20 08:56 编辑
更深一步，氢气的液化温度非常低，你可以注意一下吸附理论，一般是液化温度越高吸附量越大。
还有不明白的消息联系

4# 朝阳照样 第三条的意思就是说基于吸附量的差异实现分离的，就是说在同一压力下，对不同的气体的吸附量不同，吸附量大的气体被吸附，而吸附量小的气体通过吸附床排出。

分子筛的吸附，一般遵循物理吸附的定律
1。吸附质的沸点越高，吸附量越大，反之也是。
2。吸附质的分子扩散速度越大，越容易吸附。
结合我前面说的分子筛具有孔径效应和分子极化效应，因此不同物质在分子筛中的吸附量不同，吸附速率不同，而能进行吸附分离。

在吸附理论中还有一点大家也应该考虑，那就是极性分子和非极性分子的问题。

在吸附理论中还有一点大家也应该考虑，那就是极性分子和非极性分子的问题。
发上的，我不是很明白。能说详细点吗？
什么叫做极性分子和非极性分子？？？
氢气吸附与否，跟这个有很大关系吗？

海川确实高手很多，的多多向你们学习啊！！