プラズマ処理により炭素修飾したゼオライト系空気分離用吸着剤の開発

等离子处理碳改性沸石空分吸附剂的开发

• 批准号: 04650870
• 负责人: 阪田 祐作
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650870/
• 关键词: ゼオライト; PSA分離操作; プラズマ処理; 空気分離; 吸着量; DSC測定; NH_3-TPD測定; 四重極子相互作用

圧力変動吸着(PSA)法により,空気からN_2とO_2を分離濃縮するプロセスには,ゼオライト系と炭素系の2種の吸着剤が用いられている。低価格のゼオライトに着目して,吸着分子が進入できる細孔径の精緻な制御法としては,陽イオン交換や珪素化学蒸着がすでに報告されている。5A型と称されるA型ゼオライトのCaイオン交換体やFaujasite型ゼオライトでは,本来,分子径が大きいにもかかわらず,N_2の吸着量の方がO_2の吸着量よりも多く,これはN_2分子とゼオライト表面の四重極子相互作用によると考えられている。既報の細孔制御は細孔入口の物理的閉塞量の制御に基礎をおくものであるから,N_2とO_2の吸着容量序列の制御や逆転が実現されているものの,吸着容量も極端に低下する欠点がある。本研究は,5A型やNaX型,CaX型,NaY型ゼオライトに対して,n‐ヘキサンプラズマ(約1Torr:発信周波数13.56MHz:出力約30W)中で,30分〜90時間処理しさらに,N_2流中で室温から1.6℃/minで600℃まで昇温し,1時間保って炭素を1〜2wt%担持した。この処理によりO_2とArの吸着容量は大きな変化を示さなかったが,X型ゼオライトのみ,N_2吸着量に顕著な増加が認められた。このN_2吸着量(30℃)の増加は,炭素担持量約1%で最も顕著になり,NaX型ゼオライトでは無処理物に比べ40%以上にも達した。また担持量が2wt%以上では,吸着量はN_2,O_2,Arともに無処理の場合よりも低下し,細孔の閉塞が示唆された。吸着水分の示差走査熱量測定を行い,炭素修飾されたゼオライト表面の疎水化を確認した。またCaX型ゼオライト担体と,その0.9wt%と2.7wt%の炭素持物についてNH_3‐TPD測定を行った。炭素担持量が増加するに従い,脱NH_3量は,弱酸点(200℃付近)は増加し,強酸点(300〜450℃付近)で減少し,本処理により炭素が細孔内にも担持されていることを示唆した。N_2吸着量の特性的な増加は,細孔内外に担持された炭素の疎水化効果と四重極子相互作用の強化効果によると推定された。

The pressure swing adsorption (PSA) method is used to separate and concentrate N_2 and O_2 in air. Low molecular weight, fine pore size and chemical vapor deposition of adsorbed molecules The molecular diameter of type 5A is larger than that of type A, and the adsorption amount of N_2 is larger than that of O_2. The interaction between N_2 molecules and the quadrupole on the surface of type 5A is studied. It is reported that the physical basis of pore control and pore inlet control is very important, and the adsorption capacity sequence of N_2 and O_2 is very low. In this study,5A, NaX,CaX and NaY carbon atoms were treated for 30 minutes to 90 minutes at room temperature from 1.6℃/min to 600℃ in N_2 flow, and carbon atoms were maintained for 1 to 2 wt % at room temperature for 1 hour. The adsorption capacity of O_2 and Ar in this treatment is increasing, and the adsorption capacity of N_2 is increasing. With the increase of N_2 adsorption (30℃), carbon content was about 1% at the highest point, while NaX type N_2 adsorption was more than 40% higher than that of untreated N_2. When the amount of N_2, O_2 and Ar is more than 2wt%, the amount of N_2, O_2 and Ar is lower, and the amount of N_2, O_2 and Ar is lower. Determination of moisture content by differential calorimetry, carbon modification and surface hydration Also, NH_3-TPD measurements were carried out on CaX-type silicon supports and 0.9 wt % and 2.7 wt % carbon supports. Carbon loading increased, NH3 removal increased, weak acid point (near 200℃) increased, strong acid point (near 300 ~ 450℃) decreased, carbon loading in pores increased. The increase of N_2 sorption characteristics is expected to result in the hydration effect of carbon and the enhancement effect of quadrupole interaction inside and outside pores.