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BreakThrough Analyzer de Micromeritics

Adsorción selectiva compacta, versátil y de alto rendimiento

El diseño superior minimiza el volumen muerto y proporciona resultados experimentales exactos
Configurable con hasta 6 controladores de flujo de masa de precisión y 2 fuentes de vapor
Válvulas de mezcla de alto rendimiento patentadas
Activación de la muestra hasta 1050 ℃
La cámara ambiental con termostato proporciona un control uniforme de la temperatura, incluso cuando se utilizan vapores
Se conecta fácilmente a espectrómetros de masas comerciales y al analizador infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR, del inglés “Fourier-Transform Infrared”)
Sistema de cierre de la puerta seguro para mejorar la seguridad del operador

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Información general

El BreakThrough Analyzer de Micromeritics es un sistema de suministro y gestión flexibles de gas diseñado para la caracterización precisa de rendimiento adsorbente en condiciones pertinentes para el proceso. Proporciona datos de adsorción confiables para mezclas de gas/vapor mediante un sistema de flujo continuo.

Un dispositivo seguro y altamente optimizado para recopilar datos de adsorción transitorios y de equilibrio para sistemas de varios componentes. El BreakThrough Analyzer se puede configurar con hasta seis controladores de flujo de masa de precisión y válvulas de mezcla de alto rendimiento patentadas, lo que proporciona una flexibilidad incomparable en el diseño experimental. El diseño superior de suministro de gas garantiza el control preciso tanto de la composición como de la velocidad de flujo, a la vez que minimiza el volumen muerto.

La columna de acero inoxidable de alta calidad puede contener de 0,05 a 2,5 gramos de adsorbente. La activación automatizada de la muestra hasta 1050 °C es posible con el horno de resistencia precisa, resistente y confiable.

Las presiones de operación se controlan desde la presión atmosférica hasta 30 bar a través de una válvula controlada servoubicada. La cámara ambiental con termostato proporciona un control uniforme de la temperatura de todo el sistema hasta 200 °C, lo que elimina los puntos fríos. El sistema de cierre de la puerta seguro del BreakThrough Analyzer garantiza la seguridad del operador durante todo el análisis.

Pueden agregarse generadores de vapor al BreakThrough Analyzer para permitir el uso de importantes moléculas de prueba, como el agua, para estudios experimentales. El BreakThrough Analyzer se conecta fácilmente a sistemas de infrarrojo por transformada de Fourier y espectrómetro de masas comercialmente disponibles para la identificación y cuantificación de gases.

La cámara ambiental con termostato evita la condensación de los flujos de vapor
El diseño experimental totalmente automatizado permite una fácil configuración experimental
La pantalla táctil permite una fácil operación del instrumento y el monitoreo de las condiciones experimentales
Las válvulas de mezcla patentadas proporcionan ventajas notables para la mezcla de gas y la minimización del volumen muerto del sistema
Hasta 6 entradas de gas y 2 fuentes de vapor ofrecen una amplia gama de opciones de análisis con control de flujo excepcional y mezcla de varios gases
El bloqueo automático de la puerta garantiza la estabilidad de la temperatura durante el análisis y la seguridad del usuario
Adición de detectores y otros accesorios opcionales: La escalabilidad del sistema permite la expansión de las capacidades con el paso del tiempo mediante la adición de detectores y otros accesorios opcionales (p. ej., espectrómetro de masas, GC/MS, fuentes de vapor adicionales, activación al vacío, otros disponibles a pedido)
Horno de columna: Horno resistente con capacidades de alta temperatura de hasta 1050 °C
Columna de muestra SS 316 electropulida con una capacidad de hasta 2,5 g y adecuada para su uso con polvos; se encuentran disponibles otros diámetros para gránulos o extrudados

Análisis dinámico de adsorción de punto de saturación

El análisis de punto de saturación es una técnica eficaz para determinar la capacidad de adsorción de un adsorbente en condiciones de flujo. La adsorción de punto de saturación dinámica proporciona muchos beneficios en comparación con las mediciones de adsorción estáticas.

Recopile fácilmente los datos de adsorción de varios componentes
Determine la selectividad del adsorbato
Condiciones del proceso de replicación

Cuando se realiza un análisis de punto de saturación, la preparación de la muestra es un paso fundamental en el proceso de análisis para evitar la caída de presión y las limitaciones de transferencia de masa.

La caída de presión se produce cuando el espacio intersticial entre las partículas es demasiado pequeño para admitir la velocidad de flujo del gas.
Las limitaciones de transferencia de masa se producen cuando el tamaño del poro del material es similar al diámetro cinético del adsorbato.

Por lo tanto, el dimensionamiento adecuado de las partículas es fundamental para obtener los mejores resultados.

Examinar una curva de punto de saturación

Adsorción completa
El adsorbente absorbe por completo el gas del adsorbato, de manera que dicho gas no se puede detectar en absoluto en la salida de la columna de punto de saturación
Punto de saturación
El gas adsorbido se detecta primero en la salida de la columna de punto de saturación. El gas continúa adsorbiéndose; sin embargo, el adsorbente ya no es capaz de adsorber la totalidad del gas que ingresa a la columna de punto de saturación
Saturación
El adsorbente ha alcanzado la saturación y ya no puede adsorber el gas del adsorbato, lo que permite que pase a través de la columna libremente

Adsorción de dióxido de carbono

Se realizaron experimentos de adsorción de punto de saturación de dióxido de carbono de un solo componente en zeolitas 13X y 5A, y estructuras metalorgánicas MIL-53(Al) y Fe-BTC.

Todos los materiales se analizaron a 30 °C mientras se hacía fluir un flujo de gas equimolar que consistía en 10 sccm de nitrógeno y 10 sccm de dióxido de carbono. Se mezcló un flujo de helio de 1 sccm en el flujo de gas de alimentación como gas trazador para ayudar a identificar el inicio del experimento de punto de saturación.

Las curvas de punto de saturación para los cuatro materiales se grafican a continuación en un eje normalizado por masa. La cantidad total de CO₂ adsorbido sigue la tendencia: tamiz molecular 5A > zeolita 13X > Fe-BTC > MIL-53(Al).

La tabla a continuación muestra la cantidad total adsorbida en mmol/g.

Material	Dióxido de carbono de material adsorbido
ZEOLITA 13X	2,94
TAMIZ MOLECULAR 5A	3,52
MIL-53 (AI)	1,23
FE-BTC	2,30

Aplicaciones

Separación de gas natural: El gas natural es una mezcla de hidrocarburos y otros gases que se deben purificar antes de su uso en aplicaciones industriales y hogares para calefacción y preparación de alimentos.

Captura directa del aire: La captura directa del aire (DAC, del inglés "Direct Air Capture") es difícil, debido a las bajas concentraciones de dióxido de carbono en el aire junto con otras impurezas, incluida la humedad, y el CO₂ capturado se puede almacenar subterráneamente, vender o convertirse en productos químicos de valor agregado para compensar las emisiones de carbono.

Adsorción de CO₂: La generación de energía, las plantas químicas y las refinerías son fuentes importantes de emisiones de dióxido de carbono, cuyas concentraciones más altas a menudo requieren condiciones de operación diferentes en comparación con la captura directa de aire.

Separadores de olefinas y parafinas: Son una parte fundamental de la industria petroquímica y se utilizan para la producción de polímeros, como polietileno y polipropileno; estas separaciones consumen mucha energía y aumentan las emisiones de CO₂.

Adsorción de gas tóxico: Se utilizan sólidos porosos para la protección personal y también están en desarrollo para la captura de gases tóxicos, incluido el dióxido de azufre, el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de nitrógeno del gas natural u otras fuentes de proceso.

Adsorción de agua: La extracción de agua del aire puede ser una tecnología fundamental para muchas partes del mundo donde el suministro de agua dulce está limitado debido a su clima árido o al uso cada vez mayor de agua para la agricultura.

Zeolitas: La adsorción de oscilación de presión con zeolita 5A, 13X o LiX, que tiene una alta selectividad para adsorber nitrógeno, se utiliza comercialmente para la separación del aire y la producción de oxígeno.

Sílices: Los sílices funcionalizados con amina son adsorbentes efectivos y altamente selectivos utilizados para la captura directa de aire (DAC) de CO₂.

Membranas porosas/monolitos: Las membranas porosas y los monolitos recubiertos o MOF (del inglés "Metal Organic Framework", estructura metalorgánica) se utilizan comúnmente para mejorar la eficiencia operativa de los procesos de separación.

Carbono activado: El componente orgánico volátil (VOC, del inglés "Volatile Organic Component") de los sistemas de combustible de automóviles se captura mediante latas llenas de carbón activado, lo que minimiza estas emisiones de VOC.

Alúminas porosas: Alúmina: Los líquidos iónicos compatibles son adsorbentes efectivos con aplicaciones potenciales para la separación del CO₂ del gas natural.

Estructuras metalorgánicas: Las MOF son adsorbentes altamente selectivos, efectivos para aplicaciones comerciales exigentes, incluidos los alcanos y las olefinas, las olefinas y los alquinos, DAC, CO₂ y CH₄.

Especificación

General

Furnace	Temperatura máxima: 1050 °C
Thermostated environmental chamber	Temperatura máxima: 200 °C
Sample mass	Hasta 2,5 g
Volúmen de muestra	Hasta 2,5 ml

Especificaciones adicionales

Análisis	Determinación de curvas de punto de saturación: Presión total programable, velocidad de flujo, composición y temperatura Investigación del rendimiento cinético de los adsorbentes: Optimizado para tamaños de muestras a escala de investigación con lechos de reactor intercambiables Investigación de la coadsorción y el desplazamiento: Volumen muerto ultrabajo para una respuesta rápida de la señal Determinación de la selectividad de sorción: Cambio automático entre purga y gases de proceso Separaciones de alta resolución con pequeñas cantidades de muestra: Configuraciones para la separación de gas-vapor y vapor-vapor Experimentos de adsorción y desorción dinámica: La puerta permanece cerrada durante el análisis para proteger al usuario y al análisis de condiciones de temperatura alteradas Determinación de los datos de adsorción de un solo componente y de varios componentes: Pantalla táctil Preparación de la muestra in situ hasta 450 °C con una columna de SS y 1050 °C con una columna de cuarzo: Válvula de mezcla patentada "sin volumen muerto" con conmutación rápida Control totalmente automatizado a través de PC: Hasta 6 controladores de flujo de masa de alta precisión

Análisis

Determinación de curvas de punto de saturación: Presión total programable, velocidad de flujo, composición y temperatura
Investigación del rendimiento cinético de los adsorbentes: Optimizado para tamaños de muestras a escala de investigación con lechos de reactor intercambiables
Investigación de la coadsorción y el desplazamiento: Volumen muerto ultrabajo para una respuesta rápida de la señal
Determinación de la selectividad de sorción: Cambio automático entre purga y gases de proceso
Separaciones de alta resolución con pequeñas cantidades de muestra: Configuraciones para la separación de gas-vapor y vapor-vapor
Experimentos de adsorción y desorción dinámica: La puerta permanece cerrada durante el análisis para proteger al usuario y al análisis de condiciones de temperatura alteradas
Determinación de los datos de adsorción de un solo componente y de varios componentes: Pantalla táctil
Preparación de la muestra in situ hasta 450 °C con una columna de SS y 1050 °C con una columna de cuarzo: Válvula de mezcla patentada "sin volumen muerto" con conmutación rápida
Control totalmente automatizado a través de PC: Hasta 6 controladores de flujo de masa de alta precisión

¿Por qué elegir BreakThrough Analyzer?

El BreakThrough Analyzer de Micromeritics permite la más amplia gama de condiciones experimentales con automatización incomparable desde la activación de la muestra hasta el análisis.

Ofrece varias ventajas por sobre cualquier sistema de medición de adsorción competitivo, que incluyen lo siguiente:

Configuraciones con hasta 2 fuentes de vapor disponibles
Válvulas de mezcla de volumen cero patentadas con una minimización sin igual de los tiempos muertos
Control de pantalla táctil incomparable
La cámara ambiental con termostato proporciona control de temperatura uniforme hasta 200 °C exclusivo para el BreakThrough Analyzer
Software MicroActive: El software de análisis más intuitivo, flexible y completo para los estudios de adsorción

El BreakThrough Analyzer de Micromeritics es capaz de hacer fluir hasta dos flujos de vapor simultáneamente a través de su columna empaquetada. La cámara ambiental con termostato evita la condensación de estos flujos de vapor durante el análisis y garantiza que todos los gases y vapores mantengan una temperatura constante dentro del instrumento. Los flujos de vapor se generan utilizando un burbujeador que permite que un gas portador alcance la saturación con el vapor de elección. La siguiente figura muestra las mediciones de punto de saturación de etanol/agua de varios componentes realizadas en zeolita 13X.

[Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - Multi component vapor analysis graphs.jpg] Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - Multi component vapor analysis graphs.jpg

Un dispositivo seguro y altamente optimizado para recopilar datos de adsorción transitorios y de equilibrio para sistemas de varios componentes.

Apagado automático del software
Comunicación de entrada/salida de alarma con el sistema de alarma central
Sistema de seguridad separado de la PC
Alarma de control de temperatura del horno
Alarma de control de temperatura de la cámara ambiental con termostato.
Gama completa de funciones de seguridad opcionales disponibles, incluidas válvulas de cierre automático y detector de gas

[Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - safety - touch screen panel.jpg] Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - safety - touch screen panel.jpg

MicroActive es el software de análisis más intuitivo, flexible y completo para los estudios de adsorción

El software MicroActive permite lo siguiente:

Reducción de datos del espectrómetro de masas
Cantidad adsorbida y selectividad

El software flexible, intuitivo y fácil de usar permite la más amplia gama de condiciones experimentales y automatiza el punto de saturación desde la activación de la muestra hasta el análisis de la muestra, incluida la capacidad de realizar experimentos cíclicos. Junto con el software de análisis líder de la industria MicroActive, el sistema de BreakThrough Analyzer caracteriza de manera exacta y reproducible adsorbentes, analiza datos con métodos de análisis integrales y resuelve la ecuación de punto de saturación para las muestras más exigentes.

[Micromeritics BreakThrough Analyzer - software screen desktop.png] Micromeritics BreakThrough Analyzer - software screen desktop.png

La zeolita 13X se ha estudiado ampliamente para aplicaciones en catálisis y adsorción. En este estudio, se utilizó la zeolita 13X como un adsorbente para la adsorción de dióxido de carbono a fin de recolectar curvas de punto de saturación de presión de 1 a 10 bar.

Estas mediciones se recopilaron mediante velocidades de flujo equimolares de 10 sccm de nitrógeno y 10 sccm de dióxido de carbono. Se utilizó un flujo de helio de 1 sccm como gas trazador para determinar el inicio del experimento de punto de saturación.

Todas las mediciones se realizaron a una temperatura de análisis de 30 °C. Entre cada medición, la muestra de zeolita 13X se reactivó durante la noche para garantizar la desorción completa del dióxido de carbono. La figura muestra un aumento coherente en el tiempo de punto de saturación en experimentos sucesivos a medida que aumenta la presión.

Después de las mediciones de punto de saturación de dióxido de carbono, se calculó una cantidad de adsorción de equilibrio para cada curva mediante la resolución de la ecuación de punto de saturación. Luego, se construyó una isoterma que muestra la cantidad de dióxido de carbono adsorbido a 1, 2, 3, 5, 7 y 10 bar de presión total. A 10 bar, la zeolita 13X absorbió aproximadamente 15 mmol/g de dióxido de carbono. Si bien los datos isotérmicos recopilados mediante el punto de saturación no se pueden correlacionar directamente con mediciones de adsorción estática, pueden proporcionar una evaluación de un adsorbente en condiciones pertinentes para el proceso.

[Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - high pressure adsorption graphs.jpg] Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - high pressure adsorption graphs.jpg

Configuraciones del sistema

Espectrómetro de masas: Los estudios de adsorción de varios componentes a menudo requieren un espectrómetro de masas para monitorear la composición del gas residual. El espectrómetro de masas es el sistema detector más común que se utiliza para el análisis de punto de saturación.

Analizador infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR): Los espectrómetros de FTIR a menudo se seleccionan para estudios experimentales de punto de saturación, tales como la separación de xilenos u otros hidrocarburos aromáticos.

Sensor de humedad: Permite el seguimiento directo del contenido de agua a bajo costo. Esto puede ser especialmente útil en aplicaciones de control de producción.

Sistemas de preparación de muestras: Se pueden mezclar pequeñas cantidades de material activo con un portador inerte para producir una muestra homogénea y mejorar la reproducibilidad del análisis.

Sensor de CO₂: Permite el seguimiento directo del contenido de CO₂ a bajo costo. Puede ser especialmente útil en aplicaciones de control de producción.

controlador de flujo de masa (MFC, del inglés "Mass Flow Controller") y válvulas de mezcla (máximo 6 entradas de gas): Se pueden agregar controladores de flujo de masa y válvulas de mezcla adicionales al BreakThrough Analyzer para aumentar las capacidades analíticas y ampliar el rango de experimentos que se pueden realizar.

Columna de muestra (volumen diferente): El BreakThrough Analyzer se puede utilizar con una variedad de diámetros de columna para adaptarse a diferentes morfologías de muestra, incluidos polvos, gránulos y extrudados.

Fuente de vapor (máx. 2): La humedad u otros vapores como xilenos u otros aromáticos son compatibles con las fuentes de vapor opcionales disponibles para el BreakThrough Analyzer.

Resistencia química mejorada: Los materiales inertes especiales de construcción permiten la simulación de las condiciones del proceso, como la captura de CO₂ posterior a la combustión, que incluyen gases altamente reactivos como NOx, H₂S o SO₂.

Manuales de usuario

Comuníquese con el soporte para obtener los manuales de usuario más recientes.

Descargas de software

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El sistema de adsorción selectiva superior.

Caracterización de adsorbente compacta, versátil y de alto rendimiento. Características mejoradas de seguridad del operador. Diseñado para el rendimiento.

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