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正航儀器介紹整理分子篩吸附泵

發布時間:2015-08-11 17:10????? 瀏覽次數:
正航儀器介紹整理分子篩吸附泵
分子篩吸附泵是利用分子篩作為吸附劑的一種表面吸附泵。
1.分子篩的結構及其抽氣原理
分子篩是一種人工合成的沸石。其原料一般為白色晶體粉末,粒度在1~10μm范圍內。實際應用的粒狀或球狀的分子篩是在原粉中加羊甘土作為粘接劑而加工成 型的。成型后加熱到一定溫度,脫出水分,分子篩晶體結構保持不變,同時形成許多與外部相通的均一的微孔。當氣體分子直徑比此微孔直徑小時,可以進入孔的內 部,從而使某些分子大小不同的物質分開,起到篩分子的作用,故稱之為分子篩。
分子篩的結構比較復雜。其中鋁硅酸鹽陰離子骨架可以形象地看 作是一座晶體的“化學建筑物”,里邊排列著幾種不同形狀的“走廊”(孔道)縱橫貫穿著,而且“房子”上還開有大小不同的窗口(晶孔)。分子篩的容積大約有 一半是空腔,小于晶孔直徑的氣體分子即可通過晶孔而吸附于晶穴的內表面,巨大的內表面積決定了分子篩能大量吸氣的特性。
根據化學組成和結構的不同,分子篩有許多種。常用的有5A型分子篩,其內表面積為585m2/g;13X型分子篩,其內表面積為520m2/g。這兩種分子篩在1×lO-3~1×10-2Pa壓強范圍內對氮吸附量較大。為提高分子篩在低壓下的吸附量和吸附速率,采用離子交換改性法得到了NaM和ZSM-5型分子篩,其在10-4Pa范圍內吸附量較高。在液態氮溫度下,分子篩吸附的氣體體積為其自身體積的50~110倍。
分子篩對氣體的吸附是物理吸附,過程是可逆的。低溫下吸附的氣體在溫度回升時將如數地釋放出來。分子篩吸氣能力可用吸附等溫線來表示。吸附等溫線是在一定溫度下,分子篩對氣體的吸附量與氣體平衡壓強的關系曲線。
2.分子篩吸附泵的結構
分子篩吸附泵是利用分子篩在低溫下能大量吸氣、在高溫下又能將吸附的氣體釋放出來的性質而設計的一種真空泵。它是目前獲得無油超高真空較為理想的一種予抽泵。
1)分子篩吸附泵的結構要求:分子篩吸附泵要滿足如下幾個條件。(1)使分子篩能得到充分冷卻。(2)使被抽氣體易于深入分子篩內部。(3)節省液氮的消耗量。(4)易于對分子篩加熱再生。(5)必須設置安全閥。
2) 分子篩吸附泵的結構類型:按冷卻方式不同,可分為內冷式和外冷式。(1)內冷式:如圖l所示。泵外殼用不銹鋼制成。分子篩放在無氧銅翼片上,四周有鎳網圍 住,防止分子篩漏掉。翼片間距適當。以保證分子篩的充分冷卻。由上蓋板的兩個孔注入液氮后,分子篩便大量吸氣,泵內被抽成真空。當液氮消耗完畢,分子篩吸 附的氣體緩慢放出,泵內壓強超過一個大氣壓時,沖開安全閥的氟橡膠塞子,氣體排入大氣中。這種吸附泵用7~8次后需加熱再生一次。再生電爐是細棒狀,由液 態注入口插入,可使分子篩被加熱到300~500oC。(2)外冷式:如圖2所示。泵殼是一個不銹鋼圓筒,焊上輻射狀銅制導熱片 (圖a)或液氮冷卻管(圖b),以保證分子篩冷卻良好,泵的中心安放一個頂端封閉的圓柱狀金屬網筒,以保證氣路暢通。分子篩放在這些導熱片(或液氮冷卻 管)與網筒之間。吸附泵套上一只塑料筒盛放液氮;分子篩需加熱再生時,把它卸下,另裝一“穿衣式”電爐加熱。
3.分子篩吸附泵的特性
1)極限壓強:一般為10-2~10-3Pa。
2)吸附泵的抽速:分子篩吸附泵的抽速可用經驗公式計算。
        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為垂直于泵軸線的截面積(cm2);K為系數;W為分子篩用量(g);當 n>17 時,用(1)式計算抽速S,當 n<17 用(2)式計算S,系數K按表1選取。 
表1 系數K
用(1)式計算抽速S,當 n<17 用(2)式計算S,系數K按表1選取 

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