Dinamiskās gāzu adsorbcijas un separācijas analizators, BTA
Automatizēts dinamiskās gāzu adsorbcijas analizators adsorbentu kapacitātes, selektivitātes un separācijas efektivitātes noteikšanai kontrolētā gāzu plūsmā. Nodrošina daudzkomponentu gāzu un tvaiku maisījumu analīzi, imitējot reālus tehnoloģisko procesu apstākļus.
Micromeritics BreakThrough Analyzer (BTA) ir automatizēta dinamiskās adsorbcijas sistēma, kas paredzēta adsorbentu darbības izpētei kontrolētā gāzu plūsmā.
Atšķirībā no statiskās gāzu adsorbcijas analizatoriem BTA ļauj novērtēt, kā materiāls darbojas reālam tehnoloģiskajam procesam pietuvinātos apstākļos – ar noteiktu gāzu maisījuma sastāvu, plūsmas ātrumu, spiedienu un temperatūru.
Iekārta piemērota CO₂ uztveršanas, gāzu attīrīšanas, separācijas un adsorbentu izstrādes pētījumiem.
Galvenās priekšrocības:
- Adsorbcijas kapacitātes un gāzu separācijas selektivitātes noteikšana.
- Vienkomponenta un daudzkomponentu gāzu maisījumu analīze.
- Adsorbcijas un desorbcijas dinamikas izpēte.
- Gāzu plūsmas, sastāva, spiediena un temperatūras programmējama kontrole.
- Gāzu un tvaiku maisījumu analīze, tostarp mitruma ietekmes novērtēšana.
- Automātiska paraugu aktivēšana un atkārtotu adsorbcijas–desorbcijas ciklu veikšana.
BTA ir īpaši piemērots jaunu adsorbentu, piemēram, MOF, ceolītu, aktivētās ogles un funkcionālu porainu materiālu izpētei.
Programmatūras iespējas
MicroActive programmatūra nodrošina eksperimentu vadību, rezultātu apstrādi un vizualizāciju.
- Automātiska mērījumu secību izveide un izpilde.
- Gāzu maisījuma sastāva, plūsmas, temperatūras un spiediena programmēšana.
- Adsorbcijas un desorbcijas līkņu (Breakthrough Curves) attēlošana.
- Adsorbētās gāzes daudzuma un selektivitātes aprēķināšana.
- Masas spektrometra datu apstrāde.
- Atkārtotu adsorbcijas–desorbcijas ciklu automatizācija.
- Iegūto rezultātu salīdzināšana un analīze.
CO₂ uztveršana un separācija
- CO₂ adsorbcijas kapacitātes noteikšana gāzu maisījumos.
- CO₂/N₂ un CO₂/CH₄ separācijas izpēte.
- Adsorbentu efektivitātes novērtēšana dažādā temperatūrā un spiedienā.
- Mitruma ietekmes izpēte uz CO₂ adsorbciju.
Dabasgāzes un rūpniecisko gāzu attīrīšana
- Metāna un citu gāzu maisījumu separācijas izpēte.
- Selektīvu adsorbentu novērtēšana.
- Gāzu attīrīšanas procesu optimizācija.
Naftas ķīmija
- Olefīnu un parafīnu atdalīšanas procesu izpēte.
- Dažādu ogļūdeņražu selektīvās adsorbcijas analīze.
- Adsorbentu piemērotības novērtēšana rūpnieciskām separācijas tehnoloģijām.
Gaisa attīrīšana un kaitīgo gāzu uztveršana
- Gaistošo organisko savienojumu (VOC) adsorbcijas izpēte.
- Filtru un adsorbentu efektivitātes novērtēšana.
- Kaitīgo gāzu uztveršanas un aiztures spēju noteikšana.
Jaunu adsorbentu izstrāde
- MOF, ceolītu, aktivētās ogles un citu porainu materiālu izpēte.
- Adsorbcijas kapacitātes, selektivitātes un kinētikas salīdzināšana.
- Materiālu stabilitātes novērtēšana atkārtotos adsorbcijas–desorbcijas ciklos.
| Parametrs | Raksturlielums |
|---|---|
| Mērīšanas metode | Dinamiskā gāzu adsorbcija (Breakthrough Analysis) |
| Darba spiediens | No atmosfēras spiediena līdz 30 bar |
| Parauga masa | 0,05–2,5 g |
| Parauga tilpums | Līdz 2,5 ml |
| Parauga kolonna | Elektropulēts nerūsējošais tērauds (316 SS) |
| Maksimālā krāsns temperatūra | 1050 °C |
| Parauga aktivēšana nerūsējošā tērauda kolonnā | Līdz 450 °C |
| Parauga aktivēšana kvarca kolonnā | Līdz 1050 °C |
| Termostatētās kameras temperatūra | Līdz 200 °C |
| Gāzu plūsmas kontrolieru skaits | Līdz 6 |
| Tvaiku ģeneratoru skaits | Līdz 2 |
| Gāzu sajaukšana | Patentēti minimāla neaktīvā tilpuma vārsti |
| Gāzu sastāva analīze | Ārēji MS, FTIR vai citi piemēroti detektori |
| Parauga forma | Pulveri, granulas un ekstrudēti materiāli |
| Vadība | Dators un skārienekrāns |
| Programmatūra | MicroActive |
BreakThrough Analyzer izmanto dinamiskās adsorbcijas metodi, kurā analizējamais gāzu maisījums tiek vadīts caur kolonnu ar adsorbenta paraugu.
Eksperimenta sākumā adsorbents aiztur vienu vai vairākas gāzu maisījuma sastāvdaļas. Laika gaitā materiāla adsorbcijas kapacitāte pakāpeniski tiek izsmelta, un aizturētās gāzes sāk parādīties kolonnas izejā.
Reģistrējot izplūstošās gāzes koncentrāciju laikā, iegūst caursites līkni (Breakthrough Curve).
Tipiskā eksperimentā izšķir trīs posmus:
1. Adsorbcija
Adsorbents efektīvi aiztur analizējamo gāzi, un tās koncentrācija kolonnas izejā ir ļoti zema vai zem noteikšanas robežas.
2. Caursite (Breakthrough)
Adsorbents vairs nespēj pilnībā aizturēt ienākošo gāzi, un tās koncentrācija kolonnas izejā sāk pieaugt.
3. Piesātinājums
Adsorbenta kapacitāte ir izsmelta, un analizējamās gāzes koncentrācija kolonnas izejā tuvojas tās koncentrācijai ieplūstošajā maisījumā.
No iegūtās līknes iespējams aprēķināt adsorbētās gāzes daudzumu, novērtēt adsorbcijas dinamiku un noteikt materiāla selektivitāti pret dažādām gāzēm.
Galvenā priekšrocība: BTA ļauj novērtēt adsorbenta efektivitāti ne tikai līdzsvara apstākļos, bet arī nepārtrauktā gāzu plūsmā, kas ir būtiski reālu separācijas un attīrīšanas procesu izstrādē.
BreakThrough Analyzer ir modulāra sistēma, kuru iespējams pielāgot konkrētām gāzu separācijas un adsorbcijas izpētes vajadzībām.
Gāzu padeves un sajaukšanas sistēma
- Līdz 6 precīziem masas plūsmas kontrolieriem (MFC).
- Gāzu sajaukšanas vārsti ar minimālu neaktīvo tilpumu.
- Programmējama gāzu maisījuma sastāva un plūsmas kontrole.
- Automātiska pārslēgšanās starp darba gāzēm un skalošanas gāzēm.
Tvaiku ģeneratori
Iespējams aprīkot ar līdz diviem tvaiku ģeneratoriem, kas ļauj veikt:
- Ūdens tvaika un citu tvaiku adsorbcijas eksperimentus.
- Mitruma ietekmes izpēti uz gāzu separācijas efektivitāti.
- Gāzu–tvaiku un tvaiku–tvaiku maisījumu separācijas pētījumus.
Gāzu sastāva analīzes detektori
Atkarībā no analizējamajām gāzēm un eksperimenta mērķa sistēmu iespējams savienot ar:
- Masas spektrometru (MS) – daudzkomponentu gāzu maisījumu sastāva noteikšanai.
- FTIR analizatoru – piemērotu gāzu un tvaiku identificēšanai un koncentrācijas analīzei.
Paraugu kolonnas un sagatavošana
- Dažāda diametra un tilpuma paraugu kolonnas pulveriem, granulām un ekstrudētiem materiāliem.
- Nerūsējošā tērauda kolonnas paraugu aktivēšanai līdz 450 °C.
- Kvarca kolonnas augsttemperatūras aktivēšanai līdz 1050 °C.
- Papildu paraugu sagatavošanas un vakuuma aktivēšanas risinājumi.
Papildu konfigurācijas
- Paaugstinātas ķīmiskās izturības izpildījums agresīvu gāzu analīzei.
- Papildu drošības vārsti un gāzu detektori.
- Paplašinātas eksperimentu automatizācijas iespējas.
- CO₂ sensoru – vienkāršākiem CO₂ adsorbcijas eksperimentiem.
- Mitruma sensoru – ūdens tvaika koncentrācijas kontrolei.
