正航仪器介绍整理分子筛吸附泵

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正航仪器介绍整理分子筛吸附泵

发布时间:2015-08-11 17:10      浏览次数:
正航仪器介绍整理分子筛吸附泵
分子筛吸附泵是利用分子筛作为吸附剂的一种表面吸附泵。
1.分子筛的结构及其抽气原理
分子筛是一种人工合成的沸石。其原料一般为白色晶体粉末,粒度在1~10μm范围内。实际应用的粒状或球状的分子筛是在原粉中加羊甘土作为粘接剂而加工成 型的。成型后加热到一定温度,脱出水分,分子筛晶体结构保持不变,同时形成许多与外部相通的均一的微孔。当气体分子直径比此微孔直径小时,可以进入孔的内 部,从而使某些分子大小不同的物质分开,起到筛分子的作用,故称之为分子筛。
分子筛的结构比较复杂。其中铝硅酸盐阴离子骨架可以形象地看 作是一座晶体的“化学建筑物”,里边排列着几种不同形状的“走廊”(孔道)纵横贯穿着,而且“房子”上还开有大小不同的窗口(晶孔)。分子筛的容积大约有 一半是空腔,小于晶孔直径的气体分子即可通过晶孔而吸附于晶穴的内表面,巨大的内表面积决定了分子筛能大量吸气的特性。
根据化学组成和结构的不同,分子筛有许多种。常用的有5A型分子筛,其内表面积为585m2/g;13X型分子筛,其内表面积为520m2/g。这两种分子筛在1×lO-3~1×10-2Pa压强范围内对氮吸附量较大。为提高分子筛在低压下的吸附量和吸附速率,采用离子交换改性法得到了NaM和ZSM-5型分子筛,其在10-4Pa范围内吸附量较高。在液态氮温度下,分子筛吸附的气体体积为其自身体积的50~110倍。
分子筛对气体的吸附是物理吸附,过程是可逆的。低温下吸附的气体在温度回升时将如数地释放出来。分子筛吸气能力可用吸附等温线来表示。吸附等温线是在一定温度下,分子筛对气体的吸附量与气体平衡压强的关系曲线。
2.分子筛吸附泵的结构
分子筛吸附泵是利用分子筛在低温下能大量吸气、在高温下又能将吸附的气体释放出来的性质而设计的一种真空泵。它是目前获得无油超高真空较为理想的一种予抽泵。
1)分子筛吸附泵的结构要求:分子筛吸附泵要满足如下几个条件。(1)使分子筛能得到充分冷却。(2)使被抽气体易于深入分子筛内部。(3)节省液氮的消耗量。(4)易于对分子筛加热再生。(5)必须设置安全阀。
2) 分子筛吸附泵的结构类型:按冷却方式不同,可分为内冷式和外冷式。(1)内冷式:如图l所示。泵外壳用不锈钢制成。分子筛放在无氧铜翼片上,四周有镍网围 住,防止分子筛漏掉。翼片间距适当。以保证分子筛的充分冷却。由上盖板的两个孔注入液氮后,分子筛便大量吸气,泵内被抽成真空。当液氮消耗完毕,分子筛吸 附的气体缓慢放出,泵内压强超过一个大气压时,冲开安全阀的氟橡胶塞子,气体排入大气中。这种吸附泵用7~8次后需加热再生一次。再生电炉是细棒状,由液 态注入口插入,可使分子筛被加热到300~500oC。(2)外冷式:如图2所示。泵壳是一个不锈钢圆筒,焊上辐射状铜制导热片 (图a)或液氮冷却管(图b),以保证分子筛冷却良好,泵的中心安放一个顶端封闭的圆柱状金属网筒,以保证气路畅通。分子筛放在这些导热片(或液氮冷却 管)与网筒之间。吸附泵套上一只塑料筒盛放液氮;分子筛需加热再生时,把它卸下,另装一“穿衣式”电炉加热。
3.分子筛吸附泵的特性
1)极限压强:一般为10-2~10-3Pa。
2)吸附泵的抽速:分子筛吸附泵的抽速可用经验公式计算。
        S = 2.8×10-2A    (L/S)    (1)
        S = 6.6×10-3A·K    (L/s)    (2)
        n = 4( W / A )              (3)
式中A为垂直于泵轴线的截面积(cm2);K为系数;W为分子筛用量(g);当 n>17 时,用(1)式计算抽速S,当 n<17 用(2)式计算S,系数K按表1选取。 
表1 系数K
用(1)式计算抽速S,当 n<17 用(2)式计算S,系数K按表1选取 

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