硝酸镁改性碳分子筛分离氮气/甲烷的性能研究

改性碳分子筛是一种优秀的多孔吸附剂，多用于空分制氮等领域。但吸附剂的发展制约着变压吸附工艺的应用范围，优异的吸附剂需要更好的分离性能。以工业碳分子筛（CMS）为基础，以硝酸镁为改性剂，采用等体积浸渍法制备了一系列改性碳分子筛。通过体积法测量了在变压吸附法（PSA）工艺条件下（303 K,0～0.7 MPa,200 s）甲烷和氮气在硝酸镁改性碳分子筛上的吸附特性。分别将吸附等温线实验数据及动力学曲线数据拟合到Sips模型和LDF模型，得到一系列改性碳分子筛的分离性能及吸附特性参数。结果表明，硝酸镁改性处理降低了CMS的比表面积、微孔体积、平均孔径，同时使得孔径分布更集中。通过调节碳分子筛孔径分布，改性后的碳分子筛展现出更好的氮气选择性，性能优异的样品CMS-0.5在303 K、0.4 MPa下，分离比达到12.20。