Penjana oksigen untuk kegunaan industriProses penjanaan semula penjerapan yang biasa digunakan ialah penjerapan ayunan tekanan (PSA). Proses PSA secara amnya mengubah tekanan semasa proses penjerapan untuk mencapai penjerapan dan nyahjerapan. Proses PSA asas ialah penjerapan di bawah tekanan dan desorpsi di bawah tekanan rendah atau tekanan atmosfera. Vacuum pressure swing adsorption (VPSA) ialah proses penjerapan ayunan tekanan yang menjerap di bawah tekanan dan menyahjerap di bawah tekanan rendah (vakum). Ia juga merupakan sejenis proses PSA dan kini digunakan secara meluas dalam pengeluaran oksigen dalam bidang pengasingan gas.
Prinsip proses penghasilan oksigen dengan penjerapan ayunan tekanan
Mengikut mekanisme pemisahan komponen gas dengan penjerapan ayunan tekanan, penjerap boleh dibahagikan kepada penjerap terpilih kinetik dan penjerap terpilih keseimbangan. Yang pertama diasingkan berdasarkan perbezaan kadar resapan molekul penjerap dalam liang mikro penjerap, manakala yang kedua dipisahkan berdasarkan saiz daya molekul penjerap dalam liang penjerap. Penjerap untuk penghasilan oksigen melalui penjerapan ayunan tekanan ialah ayak molekul zeolit. Ayak molekul zeolit yang digunakan untuk pengeluaran oksigen terutamanya termasuk ayak molekul zeolit jenis X (seperti LiX, NaX, CaX) dan ayak molekul zeolit jenis A (seperti CaA).
Ayak molekul zeolit ialah kristal silikat berliang dengan saiz liang mengikut urutan magnitud saiz molekul. Ia adalah polar dan tergolong dalam penjerap terpilih yang seimbang. Ia terutamanya terdiri daripada lubang ion dan rangka silikon-aluminium bercas. Peranan utama kation dalam ayak molekul zeolit adalah untuk menambah kekurangan cas positif tetrahedron aluminium oksida yang membentuk rangka ayak molekul. Kation dikongsi oleh aluminium oksida atau silikon oksida tetrahedron lain, memanjangkan ruang tiga dimensi kekisi untuk membentuk struktur sangkar tiga dimensi. Kation dalam kekisi mempunyai kesan titik kekisi positif tempatan yang kuat, yang secara elektrostatik menarik molekul polar. Molekul oksigen dan nitrogen bukan kutub menghasilkan momen dipol di bawah polarisasi, dan dipol teraruh yang dihasilkan mempunyai kesan penjerapan dengan dipol yang wujud bagi penjerap. Di bawah keadaan isoterma, daya aruhan nitrogen lebih besar daripada oksigen. Kapasiti penjerapan nitrogen oleh penapis molekul zeolit adalah lebih besar daripada oksigen. Apabila oksigen dan nitrogen melalui lapisan ayak molekul zeolit pada masa yang sama, molekul nitrogen terutamanya terserap, dan molekul oksigen kurang terjerap. Oleh itu, oksigen dan nitrogen diasingkan, dan oksigen yang tidak terserap diperkaya dan dikeluarkan sebagai produk oksigen.
Ayak molekul zeolit jenis X tergolong dalam sistem kristal isometrik dan mempunyai struktur zeolit oktahedral kubik (FAU). Rangka silikon-oksigen dan struktur rangka aluminium-oksigennya adalah sama dengan zeolit faujasit semulajadi[28]. Struktur rangka FAU bagi penapis molekul zeolit jenis X mengandungi dua struktur rongga tiga dimensi. Struktur rongga besar adalah supercages dengan diameter liang kira-kira 13Å, dan struktur rongga kecil ialah sangkar (sodalit atau sangkar) dengan diameter liang kira-kira 8Å.
Secara amnya, ayak molekul sintetik dengan struktur faujasit (FAU) dibahagikan kepada ayak molekul jenis Y (n(SiO2)/n(Al2O3)＞3.0) dan ayak molekul jenis X (2.{{8 }} Kurang daripada atau sama dengan n(SiO2)/n(Al2O3) Kurang daripada atau sama dengan 3.0) mengikut nisbah molar silikon-aluminium rangka kerja yang berbeza [n(SiO2)/n(Al2O3)] . Nisbah molar silikon-aluminium rangka kerja bagi penapis molekul jenis silikon-aluminium nisbah X (LSX) adalah antara 2.0-2.2. Oleh kerana nisbah silikon-aluminium rangka kerja yang rendah, ia mempunyai lebih banyak caj negatif, jadi kapasiti pertukaran kationnya besar, ketumpatan casnya tinggi dan kapasiti penjerapan adalah kuat; pada masa yang sama, ia mempunyai struktur topologi FAU, dan mempunyai volum liang besar dan saiz liang penapis molekul zeolit jenis X itu sendiri, dan mempunyai kapasiti penjerapan yang besar. Oleh itu, penapis molekul jenis LSX mempunyai prestasi penjerapan yang sangat baik [30]. Ion litium (Li+) ialah ion logam dengan jejari terkecil, mempunyai ketumpatan cas yang sangat tinggi, dan mempunyai kebolehpolaran yang tinggi.
Selepas penapis molekul 13X (NaX) diubah suai oleh pertukaran Li+ untuk menjadi penapis molekul Li-LSX pertukaran tinggi, pekali pemisahan nitrogen-oksigen dan kapasiti penjerapan nitrogen dipertingkatkan, dan prestasi penjerapan terpilih adalah lebih baik. Oleh itu, ayak molekul Li-LSX telah menjadi penjerap terbaik yang kini diiktiraf dalam pengeluaran oksigen penjerapan ayunan tekanan, dan juga penjerap yang paling banyak digunakan dalam pengeluaran perindustrian sebenar.
Cool tags: penjana oksigen untuk kegunaan industri, China penjana oksigen untuk kegunaan industri pengeluar, pembekal
