手套箱凈化和再生的工作原理
手套箱再生是指對手套箱凈化柱內的氣體凈化材料進行吸附功能恢復的處理過程,以使其重新獲得吸附和去除水分和氧氣等雜質的能力。這一過程通常涉及加熱或通入特定氣體(如氫氣)來解除凈化材料上的吸附物,從而延長其使用壽命并保持手套箱內部環境的高純度和穩定性,對于維持科研實驗和敏感材料生產的高標準至關重要。再生操作需要嚴格按照設備制造商的指導進行,以確保安全和效果。
凈化柱內一般使用分子篩和銅觸媒作為吸附材料,那么這些吸附材料的工作原理和再生原理你知道嗎?
分子篩的吸附和再生原理:
分子篩是一種具有均勻微孔結構的材料,其內部的微孔可以選擇性地吸附分子大小和形狀合適的物質,且具有極強的吸濕性,手套箱凈化柱內通常使用分子篩吸附水分;其工作原理是通過物理吸附去除水分,即分子間的范德華力。當溫度較低時,分子篩的水飽和量較高,可以大量吸水,當手套箱內的氣體通過分子篩時,水分被吸附在分子篩的孔隙中,從而達到去除氣體中水分的目的;
分子篩吸附飽和后,開啟手套箱再生,再生的目的是去除已經吸附在分子篩上的雜質,恢復其吸附性能;再生時溫度會升高,被吸附的分子獲得足夠的能量,克服范德華力的束縛而從分子篩的微孔表面脫附,分子篩的水飽和量降低,吸附的水分會蒸發出去,一般來說,加熱溫度需要達到一定程度,通常在 150 - 300℃左右,具體溫度取決于分子篩的類型。在這個溫度范圍內,水分等雜質會以水蒸氣的形式從分子篩中逸出,隨著雜質的脫附,分子篩的微孔又重新變得可供新的雜質分子吸附,從而恢復了其吸附性能。而逸出的水蒸氣通過抽真空被排出?。
銅觸媒的吸附和再生原理:
手套箱凈化柱中的銅觸媒除氧的工作原理?是通過銅觸媒催化氧氣與某些物質之間的反應,從而吸收和消除氧氣。當手套箱內的氣體通過凈化柱時,銅觸媒表面的納米粒子會吸附氧分子。這些納米粒子具有高度活性的位點,能夠與氧分子發生相互作用?。
隨著時間的推移,銅觸媒的活性可能會因為表面被雜質覆蓋(如反應生成的少量氧化物等)或者活性中心被占據而降低。此時就需要進行再生處理,再生時會進行加熱和氫氣的引入,氫氣與銅觸媒表面的氧化物發生反應,將氧化銅還原為金屬銅,通過這種還原反應,消除了銅觸媒表面的氧化物,使活性中心重新暴露出來,恢復銅觸媒的催化性能,繼續吸附手套箱內的氧氣。
分子篩和銅觸媒的這種吸附能力和可再生性,不僅讓手套箱內的氣氛環境保持了純凈與穩定,還降低了手套箱的使用成本,替代了一次性的吸附材料,實現了資源的有效利用和環境的友好保護。