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多組分競爭吸附穿透曲線分析儀

Multi-constituent Adsorption Breakthrough Curve Analyzer

型號：BSD-MAB

產品概述：

 ◆ 氣體/蒸氣 分離研究
 ◆ 多組分競爭性吸附研究
 ◆ PSA變壓吸附研究
 ◆ 空氣污染物凈化研究

應用背景   Application background


    ◆ 空氣中的VOCs、SO2、NH3等多組分污染物的去除研究中，物理吸附法由于具有高效、低耗、適用濃度低且不產生二次污染等優(yōu)勢，所以具有廣泛的應用前景和研究價值。而穿透曲線分析方法，由于切近實際應用工況，是該領域研究的經典方法。通過該研究方法，可以對如吸附劑用量、吸附容量、吸附速率、凈化效果、活化條件、濾芯壽命等給出準確的信息。

    ◆ 針對不同領域的應用吸附劑種類不同，例如活性炭對VOCs氣體具有較強的吸附作用，可用于有機蒸汽的回收和空氣凈化；分子篩、MOF等帶材料對特定氣體具有顯著選擇性吸附，可用于空分、提純等混合氣體分離領域。

    ◆ 固定床反應器被普遍應用于工業(yè)催化、高純氣體制備、尾氣處理等領域。發(fā)生在固定床上的物理吸附是吸附劑將多組份吸附質氣體全部或有選擇性地吸收從而實現(xiàn)了其在工業(yè)上的應用。完整的理解發(fā)生在固定床上的吸附、脫附過程是混合氣體吸附分離、工業(yè)催化等工業(yè)應用的關鍵所在，測定分離工藝合理比例的縮小的固定床反應器的穿透曲線是固定床吸附過程設計和操作的基礎。 


測試原理   Test principle

穿透柱內裝有顆粒狀吸附劑，堆積成具有一定高度的床層，床層靜止不動，混合氣體經吸附器入口流入，經吸附劑吸附，再由出口流出，通過測定出口氣體各組分濃度隨時間的變化即穿透曲線，來測定除載氣之外的組分的穿透時間、吸附劑對混合氣體各組分的選擇性吸附量等。
主要功能   Major Function


    ◆ 利用吸附穿透曲線分析儀自帶熱導檢測器測定以下不同實驗條件的雙組份的吸附穿透曲線：不同吸附劑，不同溫度，不同壓力，不同床層厚度，不同氣體濃度，不同穿透流量等；

    ◆ 連接色譜或質譜—完成三組分及三組分以上的多組分競爭性吸附、選擇性吸附以及置換吸附等測試。

    ◆ 實現(xiàn)吸附劑對ppm級別濃度的TVOC、SO2及NH3等污染氣體的吸附測試，尤其適用于吸附劑對室內、車內等環(huán)境中微量污染氣體吸附性能的評價及吸附相關參數(shù)的測定。


穿透柱吸附層的阻力與壓降測試：配備壓力傳感器，實現(xiàn)穿透柱層的壓力測試，讀值精度優(yōu)于0.15%R.D.，滿量程精度優(yōu)于0.003%F.S.

穿透柱溫度測量：具有非與樣品接觸的溫度測量方式，高精度鉑電阻溫度傳感器，需能夠實時準確獲取穿透柱的溫度，能夠避免鉑電阻與樣品接觸產生催化作用。

定量方式：具備兩種定量方式，一是采用載氣定量，二是利用尾吹參比氣組件免載氣定量，且具備參比氣背景，提高測試精度。

整機空氣浴恒溫：設備需具備空氣浴 PCT 制熱恒溫系統(tǒng)；恒溫范圍：室溫-50℃，精度±.1℃；氣路，閥門，壓力傳感器等必須處于恒溫系統(tǒng)中。選配：整氣路恒溫最高可達150℃；


應用領域   Application Area


氣體分離研究：


? ? ◆?分離工藝合理比例的縮小；
? ? ◆?為吸附塔設計及應用提供技術支持；
? ? ◆?選擇性吸附的研究（應用于吸附分離技術）；

多組分競爭性吸附研究：

? ? ◆?吸附劑吸附動力學性能的研究；
? ? ◆?共吸附和置換吸附的研究；
? ? ◆?動態(tài)多組分吸附及解析實驗（探究吸附劑再生能力）；
? ? ◆?不同吸附質與吸附劑吸附鍵能強弱的比較（TPD）；
? ? ◆?競爭性吸附的研究；
? ? ◆?吸附劑活化溫度的探究（TPD）；

? ? ◆?吸附劑對混合氣體的吸附速率及吸附量的測定。

? ? ◆ 零長柱法等擴散系數(shù)測試


變壓變溫吸附研究：

? ? ◆?變壓吸附（PSA）和變溫吸附（TSA）的研究；

空氣污染物凈化研究：


? ? ◆?測試空氣凈化器中濾芯上的吸附劑的處理目標濃度的TVOC、SO2及NH3等污染氣體的極限體積，進而得到濾芯的吸附效率和更換頻率；

? ? ◆?測試尾氣處理裝置中吸附劑的凈化能力及凈化效率；


測試報告   Test Report
BSD用戶論文   BSD User Paper


1.文章名稱：High-Throughput Computational Screening-Driven Porous Material Discovery for Benchmark Propylene/Propane Separation

Adv. Funct. Mater.(IF:18.81)_多孔材料_西北工業(yè)大學.pdf


2.文章名稱：Thermal-conductive MOFs@BN Self-supporting Foams for Synchronously Boosting CO2 Adsorption/Desorption
Advanced Functional Materials(IF:18.5)_MOF_廣西大學.pdf


3.文章名稱：Stepwise Engineering of a Cage-like MOF Pore Aperture for the Efficient Separation of Isomeric C4 paraffins under Humid Conditions
Angew. Chem. Int. Ed.(IF:16.82)_MOF_天津工業(yè)大學.pdf


4.文章名稱：Absolute CO2/Xenon Separation in Ultramicropore MOF for Anesthetic Gases Regeneration
Angew. Chem. Int. Ed.(IF:16.8)_MOF_西安交通大學.pdf


5.文章名稱：Mechanochemistry-assisted linker exchange of metal-organic framework for efficient kinetic separation of propene and propane
Chemical Engineering Journal(IF:16.74)_MOF_天津工業(yè)大學.pdf


6.文章名稱：A Novel Homoconjugated Propellane Triimide: Synthesis, Structural Analyses, and Gas Separation
Angew. Chem. Int. Ed.(IF:16.6)_有機框架材料_南開大學.pdf


7.文章名稱：Double-walled Al-based MOF with large microporous specific surface area for trace benzene adsorption
Nature communications(IF:16.6)_MOF_浙江大學.pdf


8.文章名稱：Fabrication of Pillar-Cage Fluorinated Anion Pillared Metal-Organic Frameworks via a Pillar Embedding Strategy and Efficient Separation of SO2 through Multi-Site Trapping
Angew. Chem.(IF:16.6)_MOF_中國石油大學（華東）.pdf


9.文章名稱：Scalabale and Dupurative Zirconium Metal-Organic Framework for Deep Flue-Gas Desulfurization and SO2 Recovery
Journal of the American Chemical Society(IF:16.38)_MOF_中山大學.pdf


10.文章名稱：A moisture stable metal-organic framework for highly efficient CO2/N2, CO2/CH4 and CO2/CO separation
Chemical Engineering Journal(IF:15.1)_MOF_中國礦業(yè)大學.pdf


11.文章名稱：Experimental and simulation evaluation of CO2/CO separation under different component ratios in blast furnace gas on zeolites

Chemical Engineering Journal(IF:15.1)_分子篩_北京科技大學.pdf



技術專利   Core Patent


發(fā)明專利名稱：多組分競爭性吸附穿透曲線分析儀

專利號：ZL 2019 1 0627942.5?
保護點：
◆ 儀器內置多路質量流量控制器可以控制多路高純氣體混合，從而產生不同流速、不同濃度的多組分混合氣體；
◆ 儀器配置蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，該蒸汽發(fā)生系統(tǒng)是由試劑管、試劑管加熱爐、冷凝管和恒溫浴構成，其工作原理為惰性氣體吹掃試劑管（被試劑管加熱爐加熱）中產生的過飽和蒸汽進入冷凝管，過飽和蒸汽被冷凝后形成飽和蒸汽進入測試氣路，可實現(xiàn)蒸汽濃度的精確控制；
◆ 儀器內置初始濃度調節(jié)四通閥，通過切換初始濃度調節(jié)四通閥實現(xiàn)測試氣體混合和測試的兩個過程的切換，防止測試氣體混合不均勻便開始測試，增加了穿透曲線測試的準確性；
◆ 儀器內置反吹六通閥，樣品在加熱吹掃活化時通過切換反吹六通閥可以改變吹掃氣的流動方向，從而探究反吹活化對循環(huán)吸附分離過程吸附劑利用率的影響；
◆ 儀器內置真空活化三通閥并與真空泵連接，通過切換真空活化三通閥同時開啟真空泵可使樣品在真空加熱條件下進行活化，對比研究循環(huán)吸附分離過程中加熱吹掃和加熱抽真空兩種活化方式的活化效率；
◆ 儀器內置背壓閥，通過調節(jié)背壓閥可實現(xiàn)吸附穿透壓力的調節(jié)，有利于用戶研究變壓吸附對混合氣體吸附分離的影響；
◆ 儀器內置熱導檢測器可實現(xiàn)單組分氣體的吸附穿透曲線測試，同時配有質譜檢測器接口，可連接質譜檢測器，從而實現(xiàn)多組分吸附穿透曲線測試；

◆ 儀器內置恒溫系統(tǒng)，該恒溫系統(tǒng)是由溫控系統(tǒng)和加熱風扇共同構成，可實現(xiàn)儀器內部溫度的精確控制。




發(fā)明專利名稱：氣體分離膜滲透率及分離系數(shù)測試儀及其測試方法

專利號：ZL 2023 1 0169933.2

保護點：

◆?氣體分離膜滲透率及分離系數(shù)測試儀， 其氣路結構以氣體分離膜為界限分為上下兩個部分，上部氣路結構控制測試氣體流過分離膜上部腔體，下部氣路結構控制載氣將吸附分離的吸附質氣體吹到檢測進行檢測；

◆?檢測方法分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法：

???穩(wěn)態(tài)法是分離膜上端持續(xù)通入測試氣體，分離膜下端持續(xù)通入載氣將分離得到的吸附質氣體吹到檢測器進行檢測；

???非穩(wěn)態(tài)法是分離膜上端持續(xù)通入測試氣體，分離膜下端封閉一定時長富集分離得到的吸附質氣體，然后切換閥門用載氣將富集的吸附質氣體吹到檢測器進行檢測。




專利名稱：具有雙管路穿透柱夾套的穿透曲線分析儀??

專利號：ZL 2023 2 0708987.7

保護點：

◆ 增加尾吹參比氣用于吸附分離氣體定量；

◆ 尾吹參比氣體伸入到樣品管內置于吸附床層的上端。



聯(lián)用在線質譜   Coupled with on-line mass spectrometer




? ? ◆ 在線質譜與穿透曲線分析儀質譜接口（Mass spectrometry interface）連接；
? ? ◆ 對穿透柱出口氣體濃度進行實時檢測；
? ? ◆ 可獲取穿透柱出口濃度曲線，探究競爭吸附、共吸附、置換吸附，以及吸附動力學等吸附過程和吸附機理；
? ? ◆ 在線質譜品牌：德國 INFICON；
? ? ◆ 在線質譜可選質量數(shù)：100amu、200amu、300amu（更多在線質譜參數(shù)請查閱在線質譜詳細介紹“在線質譜鏈接”）

聯(lián)用在線紅外   Coupled with on-line mass spectrometer




? ? ◆ FT-IR與多組分吸附穿透曲線分析儀的紅外接口（FT-IR interface）連接；
? ? ◆對穿透柱末端分離氣體實時監(jiān)測，尤其擅長結構類似氣體的檢測如鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯等同分異構體；
? ? ◆FT-IR品牌：美國 ThermoFisher
? ? ◆可選型號：Nicolet iS20，Nicolet Summit（原Nicolet iS5）

多組分競爭吸附穿透曲線分析儀

Multi-constituent Adsorption Breakthrough Curve Analyzer

型號：BSD-MAB

分類：多組分 選擇性 競爭吸附(吸附分離)

產品概述：

 ◆ 氣體/蒸氣 分離研究
 ◆ 多組分競爭性吸附研究
 ◆ PSA變壓吸附研究
 ◆ 空氣污染物凈化研究

應用背景

    ◆ 空氣中的VOCs、SO2、NH3等多組分污染物的去除研究中，物理吸附法由于具有高效、低耗、適用濃度低且不產生二次污染等優(yōu)勢，所以具有廣泛的應用前景和研究價值。而穿透曲線分析方法，由于切近實際應用工況，是該領域研究的經典方法。通過該研究方法，可以對如吸附劑用量、吸附容量、吸附速率、凈化效果、活化條件、濾芯壽命等給出準確的信息。

    ◆ 針對不同領域的應用吸附劑種類不同，例如活性炭對VOCs氣體具有較強的吸附作用，可用于有機蒸汽的回收和空氣凈化；分子篩、MOF等帶材料對特定氣體具有顯著選擇性吸附，可用于空分、提純等混合氣體分離領域。

    ◆ 固定床反應器被普遍應用于工業(yè)催化、高純氣體制備、尾氣處理等領域。發(fā)生在固定床上的物理吸附是吸附劑將多組份吸附質氣體全部或有選擇性地吸收從而實現(xiàn)了其在工業(yè)上的應用。完整的理解發(fā)生在固定床上的吸附、脫附過程是混合氣體吸附分離、工業(yè)催化等工業(yè)應用的關鍵所在，測定分離工藝合理比例的縮小的固定床反應器的穿透曲線是固定床吸附過程設計和操作的基礎。 


測試原理


穿透柱內裝有顆粒狀吸附劑，堆積成具有一定高度的床層，床層靜止不動，混合氣體經吸附器入口流入，經吸附劑吸附，再由出口流出，通過測定出口氣體各組分濃度隨時間的變化即穿透曲線，來測定除載氣之外的組分的穿透時間、吸附劑對混合氣體各組分的選擇性吸附量等。

主要功能

    ◆ 利用吸附穿透曲線分析儀自帶熱導檢測器測定以下不同實驗條件的雙組份的吸附穿透曲線：不同吸附劑，不同溫度，不同壓力，不同床層厚度，不同氣體濃度，不同穿透流量等；

    ◆ 連接色譜或質譜—完成三組分及三組分以上的多組分競爭性吸附、選擇性吸附以及置換吸附等測試。

    ◆ 實現(xiàn)吸附劑對ppm級別濃度的TVOC、SO2及NH3等污染氣體的吸附測試，尤其適用于吸附劑對室內、車內等環(huán)境中微量污染氣體吸附性能的評價及吸附相關參數(shù)的測定。


穿透柱吸附層的阻力與壓降測試：配備壓力傳感器，實現(xiàn)穿透柱層的壓力測試，讀值精度優(yōu)于0.15%R.D.，滿量程精度優(yōu)于0.003%F.S.

穿透柱溫度測量：具有非與樣品接觸的溫度測量方式，高精度鉑電阻溫度傳感器，需能夠實時準確獲取穿透柱的溫度，能夠避免鉑電阻與樣品接觸產生催化作用。

定量方式：具備兩種定量方式，一是采用載氣定量，二是利用尾吹參比氣組件免載氣定量，且具備參比氣背景，提高測試精度。

整機空氣浴恒溫：設備需具備空氣浴 PCT 制熱恒溫系統(tǒng)；恒溫范圍：室溫-50℃，精度±.1℃；氣路，閥門，壓力傳感器等必須處于恒溫系統(tǒng)中。選配：整氣路恒溫最高可達150℃；


應用領域

氣體分離研究：


? ? ◆?分離工藝合理比例的縮??；
? ? ◆?為吸附塔設計及應用提供技術支持；
? ? ◆?選擇性吸附的研究（應用于吸附分離技術）；

多組分競爭性吸附研究：

? ? ◆?吸附劑吸附動力學性能的研究；
? ? ◆?共吸附和置換吸附的研究；
? ? ◆?動態(tài)多組分吸附及解析實驗（探究吸附劑再生能力）；
? ? ◆?不同吸附質與吸附劑吸附鍵能強弱的比較（TPD）；
? ? ◆?競爭性吸附的研究；
? ? ◆?吸附劑活化溫度的探究（TPD）；

? ? ◆?吸附劑對混合氣體的吸附速率及吸附量的測定。

? ? ◆ 零長柱法等擴散系數(shù)測試


變壓變溫吸附研究：

? ? ◆?變壓吸附（PSA）和變溫吸附（TSA）的研究；

空氣污染物凈化研究：


? ? ◆?測試空氣凈化器中濾芯上的吸附劑的處理目標濃度的TVOC、SO2及NH3等污染氣體的極限體積，進而得到濾芯的吸附效率和更換頻率；

? ? ◆?測試尾氣處理裝置中吸附劑的凈化能力及凈化效率；


測試報告

BSD用戶論文



















技術專利

發(fā)明專利名稱：多組分競爭性吸附穿透曲線分析儀

專利號：ZL 2019 1 0627942.5?
保護點：
◆ 儀器內置多路質量流量控制器可以控制多路高純氣體混合，從而產生不同流速、不同濃度的多組分混合氣體；
◆ 儀器配置蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，該蒸汽發(fā)生系統(tǒng)是由試劑管、試劑管加熱爐、冷凝管和恒溫浴構成，其工作原理為惰性氣體吹掃試劑管（被試劑管加熱爐加熱）中產生的過飽和蒸汽進入冷凝管，過飽和蒸汽被冷凝后形成飽和蒸汽進入測試氣路，可實現(xiàn)蒸汽濃度的精確控制；
◆ 儀器內置初始濃度調節(jié)四通閥，通過切換初始濃度調節(jié)四通閥實現(xiàn)測試氣體混合和測試的兩個過程的切換，防止測試氣體混合不均勻便開始測試，增加了穿透曲線測試的準確性；
◆ 儀器內置反吹六通閥，樣品在加熱吹掃活化時通過切換反吹六通閥可以改變吹掃氣的流動方向，從而探究反吹活化對循環(huán)吸附分離過程吸附劑利用率的影響；
◆ 儀器內置真空活化三通閥并與真空泵連接，通過切換真空活化三通閥同時開啟真空泵可使樣品在真空加熱條件下進行活化，對比研究循環(huán)吸附分離過程中加熱吹掃和加熱抽真空兩種活化方式的活化效率；
◆ 儀器內置背壓閥，通過調節(jié)背壓閥可實現(xiàn)吸附穿透壓力的調節(jié)，有利于用戶研究變壓吸附對混合氣體吸附分離的影響；
◆ 儀器內置熱導檢測器可實現(xiàn)單組分氣體的吸附穿透曲線測試，同時配有質譜檢測器接口，可連接質譜檢測器，從而實現(xiàn)多組分吸附穿透曲線測試；

◆ 儀器內置恒溫系統(tǒng)，該恒溫系統(tǒng)是由溫控系統(tǒng)和加熱風扇共同構成，可實現(xiàn)儀器內部溫度的精確控制。




發(fā)明專利名稱：氣體分離膜滲透率及分離系數(shù)測試儀及其測試方法

專利號：ZL 2023 1 0169933.2

保護點：

◆?氣體分離膜滲透率及分離系數(shù)測試儀， 其氣路結構以氣體分離膜為界限分為上下兩個部分，上部氣路結構控制測試氣體流過分離膜上部腔體，下部氣路結構控制載氣將吸附分離的吸附質氣體吹到檢測進行檢測；

◆?檢測方法分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法：

???穩(wěn)態(tài)法是分離膜上端持續(xù)通入測試氣體，分離膜下端持續(xù)通入載氣將分離得到的吸附質氣體吹到檢測器進行檢測；

???非穩(wěn)態(tài)法是分離膜上端持續(xù)通入測試氣體，分離膜下端封閉一定時長富集分離得到的吸附質氣體，然后切換閥門用載氣將富集的吸附質氣體吹到檢測器進行檢測。




專利名稱：具有雙管路穿透柱夾套的穿透曲線分析儀??

專利號：ZL 2023 2 0708987.7

保護點：

◆ 增加尾吹參比氣用于吸附分離氣體定量；

◆ 尾吹參比氣體伸入到樣品管內置于吸附床層的上端。



聯(lián)用在線質譜



? ? ◆?在線質譜與穿透曲線分析儀質譜接口（Mass spectrometry interface）連接；

? ? ◆?對穿透柱出口氣體濃度進行實時檢測；
? ? ◆?可獲取穿透柱出口濃度曲線，探究競爭吸附、共吸附、置換吸附，以及吸附動力學等吸附過程和吸附機理；
? ? ◆?在線質譜品牌：德國 INFICON；
? ? ◆?在線質譜可選質量數(shù)：100amu、200amu、300amu（更多在線質譜參數(shù)請查閱在線質譜詳細介紹“在線質譜鏈接”）

聯(lián)用在線紅外



? ? ◆?FT-IR與多組分吸附穿透曲線分析儀的紅外接口（FT-IR interface）連接；

? ? ◆對穿透柱末端分離氣體實時監(jiān)測，尤其擅長結構類似氣體的檢測如鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯等同分異構體；
? ? ◆FT-IR品牌：美國 ThermoFisher
? ? ◆可選型號：Nicolet iS20，Nicolet Summit（原Nicolet iS5）