分子筛取器

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院郑安民研究团队在沸石分子筛限域扩散领域取得新进展。该研究利用分子筛限域环境实现长链烷烃分子自由度的精准调控，通过分子“悬浮”效应实现其超快扩散。相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。　　亚纳米级别的多孔材料是典型的限域反应器，其中，吸附质的物理化学性质与常规体相下有显著差异。前期研究表明，分子筛限域孔道中的扩散系数与常规体相下呈现出跨越数量级的区别。常规情况下限域孔道会抑制分子的扩散，进而影响催化剂的反应和分离效率。如何在这种限域空间中实现快速的扩散是催化和分离工艺中亟待解决的难题, 也是近年来科学家的目标。　　该团队基于多尺度理论模拟发现，在一定孔径范围内，分子筛限域孔道中存在孔径越大长链烷烃扩散越慢的反常扩散现象。受到超级高铁运行原理的启发，科研人员建立了一系列亚纳米直孔道模型，确定了长链烷烃实现快速扩散的条件——客体分子“悬浮”在孔道正中心运行并保持线性构型（图1）。研究人员根据该模型筛选出一系列真实存在的孔径适中的分子筛（TON、MTW、AFI和VFI），验证了这一理论模型的正确性。进一步，研究基于主客体相互作用、弯曲角度、扩散轨迹和扩散自由能分析（图2），揭示了调控长链分子自由度达到分子“悬浮”的条件从而实现超快扩散的微观机理。该团队进一步与中科院大连化学物理研究所叶茂团队合作，基于吸附速率法扩散实验验证了分子筛中长链烷烃的超快扩散行为。在TON、MTW和AFI分子筛中短链（C4）和长链烷烃（C12）的扩散趋势与孔径呈现出完全相反的状态：短链烷烃的扩散系数随着孔径的增大而增加，而长链烷烃的扩散系数随着孔径的增大而减小。该工作利用红外实验验证了不同孔径中长链分子的形变差异（小孔径中分子形变较小，大孔径与之相反），这与分子动力学模拟的结论一致，揭示了线性长链烷烃在限域孔道中的超快扩散机制。　　本工作根据超级高铁的运行原理结合限域分子的扩散“悬浮”效应，设计出长链烷烃的超快扩散模型，将其推广到分子筛筛选体系中，并结合理论和实验证实了该模型的可行性和准确性。这为限域孔道中长链分子的扩散调控提供了新视角，也为分子筛的设计和筛选提供了理论指导。研究工作得到科技部和国家自然科学基金的支持。

p style="text-indent: 2em "氮气发生器作为实验室常用设备之一，作为氮气供气源，用途广泛。其中，对质谱和气相色谱的正常运行起到重要作用。那么，该如何选择合适的氮气发生器呢？膜分离技术和变压吸附技术是现今氮气发生器的两种主要制氮技术。两种制氮技术各有特点和优势。/pp　strong　膜分离技术/strong/pp　　压缩空气通过中空纤维膜，由于不同气体分子直径不同，当空气通过膜的时候，分子直径较小的氧气、二氧化碳和水蒸汽会通过中空纤维膜管道上的小孔，进而排到大气中去。在膜的出口，大分子直径的氮气分子和惰性气体氩气都被收集起来，输送到应用设备。这种氮气分离提取技术简单有效，无需任何移动部件。/pp style="text-align: center "img width="600" height="290" title="1.png" style="width: 600px height: 290px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/d803fdd2-2206-4450-80dc-2bca9d46ac90.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "strong膜分离原理图/strong/pp　　strong变压吸附技术/strong/pp　　变压吸附制氮的填充材料是碳分子筛，是一种多孔疏松的棒状碳颗粒，当压缩空气通过碳分子筛时，同样也是根据气体分子直径的不同，碳分子筛会吸附水汽和氧气，但是，氮气不会被吸附，从而被分离。变压吸附的过程包括吸附解压-重生阶段。/pp style="text-align: center "img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/a1c702fc-574d-4de4-82ab-af64d361c199.jpg"//pp style="text-align: center "strong变压吸附原理图/strong/pp　　变压吸附技术和膜分离技术来生产氮气，各有优势。但是，对于某些特定的应用设备，使用其中的一种分离技术比另一种更有优势。具体使用哪种技术更好更合适要取决于应用和流速要求，不能一概而论。而需要强调的是，氮气膜和碳分子筛都不是消耗品，都无需定期更换。/pp　　两种技术对比来说：/pp　　span style="color: rgb(79, 129, 189) "1. 尺寸和重量/span/pp　　氮气膜尺寸小，重量轻，结构紧凑，更轻盈小巧，甚至发生器能放在标准实验台下，这些对于空间很有限的实验室而言无疑是完美的选择。/pp　　span style="color: rgb(79, 129, 189) "2. 噪音/span/pp　　膜分离技术不产生任何噪音，这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边，安静地工作，无需将发生器放在另外一个房间，从而减少了管道延长所产生的额外费用，也避免了管道漏气的风险。/pp　　span style="color: rgb(79, 129, 189) "3. 纯度/span/pp　　氮气在不同分析仪器中所起的作用不同，所以对纯度的需求也不同，LC-MS所用的氮气主要作为雾化气及保护气，纯度95%就完全能满足需求。理想化状态下，变压吸附所能达到的最大纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系，如果气源不洁净或者气量压力不够，那纯度会大大降低，不能单纯认为变压吸附纯度一定高。/pp　span style="color: rgb(79, 129, 189) "　4.露点，含水量/span/pp　　决定氮气露点含水量的因素，除了分离技术外，进气质量和过滤系统也至关重要。对于碳分子筛的变压吸附，如果前端处理不当，不仅除水能力下降，而且会污染碳分子筛，久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离，如果有较好的前端处理和除水设计，同样可以有效除水，降低露点。/pp　span style="color: rgb(79, 129, 189) "　5. 空压机的负荷/span/pp　　膜分离和变压吸附对空气气量的需求不同。对于膜分离，纯度越高，需要的空气越多，空压机负荷越大。对于变压吸附，会有反吹现象，所以用气量要远高于理论值，不能简单的按照空氮比得出实际空气量，相应空压机负荷也大于理想情况。/pp　　span style="color: rgb(79, 129, 189) "6. 维护保养/span/pp　　膜分离技术移动部件少，所以维护简单。一旦发生器出了问题，小而轻的氮气膜占用空间小，让发生器的维护以及零配件的更换都非常方便，同时，也降低了维护和维修成本，节约了时间。另外氮气膜的工作无需很多电子部件的管理和控制，所以可以将更多的电子部件用于监控核心技术参数，保证了发生器的稳定性。变压吸附相对移动部件、电子控件都多，所以维修维护较为繁琐。/pp style="text-align: center "img width="400" height="267" title="4.jpg" style="width: 400px height: 267px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/caca49db-0fd5-4140-96f8-ad58b3c8b582.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp　　综上而言，在选择氮气发生器时，不能单一根据是膜分离技术还是变压吸附技术决定好与坏，要根据实际情况和具体应用合理选择。/pp style="text-align: center "img width="600" height="455" title="3.jpg" style="width: 600px height: 455px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/bef4e3c1-40f2-4e99-8b3f-51de21c7da64.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "strong毕克/strong经过多年的技术积累以及和知名质谱公司的全球合作，根据不同的应用采用最为合理的氮气分离技术，每个环节精益求精，既有膜分离技术的明星产品Genius NM32LA，永不宕机的Genius NM3G等氮气发生器，也有变压吸附技术的Precision Nitrogen氮气发生器和i-Flow大流量制氮系统等产品，根据客户的应用需求提供最合适的解决方案。/span/p

2011年10月16日至19日，第16届全国分子筛学术大会在北京如期召开。本次会议以&ldquo 低碳经济与分子筛材料&rdquo 为主题，开展广泛学术交流，着重分子筛、介孔材料和金属有机骨架孔材料（MOF）等多孔材料的制备、表征、改性及其在石油化工、煤化工和精细化工等领域的应用，旨在推动多孔材料的繁荣与发展，建立产、学、研联盟，推动我国能源产业及区域经济的结构调整与升级，促进国民经济健康发展。麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司展台 麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司做为赞助商参与了此次会议，会议现场为广大用户介绍了体现我们最新技术的ASAP 2020 HD88 研究级高性能全自动气体吸附系统，并在现场面对面解答客户疑问，解决其实际应用中的问题。 王经理在现场解答客户疑问 麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司是美国麦克仪器公司在中国的独资公司，美国麦克仪器公司是世界上第一家将自动表面积分析仪、压汞仪以及沉降式粒度分析仪投放市场的公司。美国麦克仪器公司因其在众多领域技术研究的前沿性及创新性在世界范围内享有极高的声誉。这些领域包括比表面与孔隙度分析、压汞分析技术、沉降式粒度表征、各种密度测试和化学吸附分析。同时，美国麦克仪器公司在自动样品传递、TPD/TPR化学吸附、表面积吸附平衡、DFT数据处理等领域也保持着前沿地位，在这些领域拥有多达40多项专利。更多产品详情，请咨询400-630-2202或登录我们的网站www.mic-instrument.com.cn www.micromeritics.com