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Micromeritics BreakThrough Analyzer

컴팩트하고, 활용도 높고, 성능이 우수한 선택적 흡착

  • 우수한 설계로 데드 볼륨을 최소화하고 정확한 실험 결과 제공
  • 최대 6개의 정밀 질량 유량 제어기와 2개의 증기 공급원으로 구성 가능
  • 특허 받은 고성능 혼합 밸브
  • 최고 1,050℃까지 샘플 활성화
  • 증기를 사용하는 경우에도 균일한 온도 제어를 지원하는 온도 조절 환경 체임버
  • 상용 질량분광계 및 푸리에 변환 적외선 분석기(FTIR)에 쉽게 연결
  • 작업자 안전 개선을 위한 보안 도어 잠금 시스템
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개요

Micromeritics BreakThrough Analyzer는 공정 관련 조건에서 흡착제 성능을 정밀하게 특성 분석할 수 있는 유연한 가스 공급 및 관리 시스템입니다. 유동 시스템을 사용하여 가스/증기 혼합물에 대해 신뢰할 수 있는 흡착 데이터를 제공합니다.

다중 구성 요소 시스템의 과도 및 평형 흡착 데이터를 모두 수집하기 위한 안전하고 고도로 최적화된 장치입니다. BreakThrough Analyzer는 최대 6개의 정밀 질량 유량 제어기와 특허받은 고성능 혼합 밸브로 구성할 수 있어 실험 설계에서 탁월한 유연성을 제공합니다. 뛰어난 가스 전달 설계로 조성과 유량을 정밀하게 제어하면서도 데드 볼륨을 최소화합니다.

고품질 스테인리스강 컬럼은 0.05~2.5그램의 흡착제를 수용할 수 있습니다. 정밀하고 견고하고 안정적인 저항 용광로를 통해 최대 1,050°C까지 샘플 활성화를 자동화할 수 있습니다.

작동 압력은 대기압에서 30bar까지 서보 위치 제어 밸브를 통해 제어됩니다. 온도 조절 환경 체임버는 전체 시스템의 온도를 최대 200°C까지 균일하게 제어하여 저온 지점을 제거합니다. BreakThrough Analyzer 보안 도어 잠금 시스템은 분석하는 내내 작업자의 안전을 보장합니다.

증기 발생기를 BreakThrough Analyzer에 추가하여 실험 연구를 위해 물과 같은 중요한 프로브 분자를 사용할 수 있습니다. BreakThrough Analyzer는 가스 식별 및 정량화를 위해 상용 푸리에 변환 적외선 및 질량분광계 시스템에 쉽게 연결할 수 있습니다.

특징

  • 온도 조절 환경 체임버 증기 스트림의 응결 방지

  • 완전 자동화된 실험 설계 간편한 실험 설정

  • 터치 스크린 기기를 쉽게 조작하고 실험 조건 모니터링 가능

  • 독자적인 혼합 밸브 가스 혼합 및 시스템 데드 볼륨 최소화에서 뛰어난 이점 제공

  • 최대 6개의 가스 주입구와 2개의 증기 공급원 탁월한 유량 제어 및 여러 가스의 혼합을 통해 광범위한 분석 옵션 제공

  • 자동 도어 잠금 분석 중 온도 안정성과 사용자의 안전을 보장하는 기능

  • 검출기 및 기타 옵션 액세서리 추가: 시스템 확장성으로 검출기 및 기타 옵션 액세서리(예: 질량분광계, GC/MS, 추가 증기 공급원, 진공 활성화, 요청 시 제공 가능한 기타 액세서리)를 추가하여 시간이 지남에 따라 기능을 확장 가능

  • 컬럼 용광로: 최고 1,050°C의 고온 기능을 갖춘 견고한 저항 용광로

  • 전해 연마 316 SS 샘플 컬럼 최대 2.5q 용량을 갖추어 분말에 사용하기 적합하며, 기타 직경은 펠릿 또는 압출물에 사용 가능

격변 흡착 동적 분석

격변 분석은 유동 조건에서 흡착제의 흡착 용량을 결정하는 강력한 기술입니다. 동적 격변 흡착은 정적 흡착 측정보다 많은 이점을 제공합니다.

  • 쉽게 다성분 흡착 데이터 수집
  • 흡착제 선택성 결정
  • 공정 조건 재현

격변 분석을 수행할 때, 샘플 전처리는 압력 강하 및 물질 전달 제한을 방지하는 분석 과정에서 매우 중요한 단계입니다. 

  • 입자 사이의 간극 공간이 너무 좁아 가스의 유속을 수용하지 못하면 압력 강하 현상이 일어납니다. 
  • 물질의 기공 크기가 흡착제의 운동 직경과 비슷할 때 물질 전달 제한이 발생합니다. 

따라서 입자의 크기를 적절히 조정하는 것이 최상의 결과를 얻는 데 있어 매우 중요합니다.

격변곡선 분석

  1. 전체 흡착
    흡착제는 흡착물 가스를 완전히 흡수하여 격변 컬럼의 배출구에서 아무것도 검출되지 않습니다.

  2. 격변
    흡착물 가스가 격변 칼럼의 배출구에서 먼저 감지됩니다. 가스는 계속 흡착하지만, 흡착제는 격변 칼럼에 들어가는 가스 전체를 더 이상 흡착할 수 없습니다.

  3. 포화
    흡착제가 포화 상태에 도달했고 흡착물 가스를 더 이상 흡수할 수 없어, 흡착물 가스가 럼을 자유롭게 통과할 수 있습니다.

이산화탄소 흡착

제올라이트 13X 및 5A와 금속-유기 프레임워크 MIL-53(Al) 및 Fe-BTC에 대해 단일 성분 이산화탄소 격변 흡착 실험을 수행했습니다. 

모든 물질은 30°C에서 10sccm 질소와 10sccm 이산화탄소로 구성된 등몰 가스 스트림을 흐르는 동안 분석했습니다. 또한 격변 실험의 시작을 식별하는 데 도움을 주기 위해 추적 가스로 1sccm 스트림의 헬륨이 공급 가스 스트림에 혼합되었습니다. 

4개 물질에 대한 격변곡선은 질량 정규화 축에 대해 아래에 도표로 표시되어 있습니다. 흡수된 CO2의 총량은 다음과 같은 경향을 보입니다(분자체 5A > 제올라이트 13X > Fe-BTC > MIL-53(Al)). 

아래 표에는 흡수된 총 양이 mmol/g 단위로 나와 있습니다.

물질 이산화탄소 흡수 물질
제올라이트 13X 2.94
분자체 5A 3.52
MIL-53 (AI) 1.23
FE-BTC 2.30

응용 분야

천연가스 분리

천연가스는 탄화수소와 다른 가스의 혼합물로, 산업 분야와 가정에서 난방 및 식품 준비에 사용하기 전에 정제해야 합니다.

직접 공기 포집(DAC)

대기 중의 낮은 이산화탄소 농도와 습기를 비롯한 기타 불순물로 인해 DAC가 어렵습니다. 포집된 CO2는 탄소 배출을 상쇄하기 위해 지하에서 격리 또는 판매되거나 부가가치 화학물질로 전환될 수 있습니다.

CO2 흡착

발전, 화학 공장 및 정제 시설은 이산화탄소 배출의 중요 점오염원이며, 농도가 높으면 직접 공기 포집에 비해 서로 다른 작동 조건이 필요하기도 합니다.

올레핀/파라 분리

석유화학 산업의 핵심 부분이며 폴리에틸렌과 폴리프로필렌과 같은 고분자 생산에 사용됩니다. 이러한 분리는 에너지 집약적이며 CO2 배출을 증가시킵니다.

독성 가스 흡착

다공성 고체는 개인 보호를 위해 사용되며, 천연가스 또는 기타 공정 공급에서 발생하는 이산화황, 황화수소, 이산화질소를 비롯한 독성 가스를 포집하기 위해 개발되기도 합니다.

수분 흡착

공기에서 수분을 수집하는 것은 건조 기후 또는 농업용수의 사용 증가로 인해 담수 공급이 제한적인 세계의 많은 지역에서 중요한 기술이 될 수 있습니다.

제올라이트

질소 흡착에 대한 높은 선택성을 가진 제올라이트 5A, 13X 또는 LiX를 사용한 압력 변동 흡착은 공기 분리 및 산소 생산에 상업적으로 사용됩니다.

실리카

아민 기능화 실리카는 효과적이고 고도로 선택적인 흡착제이며, CO2의 직접 공기 포집(DAC)에 사용됩니다.

다공성 멤브레인/모노리스

다공성 멤브레인과 모노리스로 코팅된 제올라이트 또는 MOF는 일반적으로 분리 공정의 운영 효율성을 개선하는 데 사용됩니다.

활성탄

자동차 연료 시스템에서 발생하는 휘발성 유기 성분(VOC)은 활성탄이 충전된 캐니스터로 포집하여 이러한 VOC 배출량을 최소화합니다.

다공성 알루미나

알루미나 - 지지 이온성 액체는 CO2를 천연가스에서 분리하는 용도로 사용할 수 있는 효과적인 흡착제 역할을 합니다.

금속-유기 골격체(MOF)

MOF는 알칸 및 올레핀, 올레핀 및 알킨, DAC, CO2 및 CH4 등 까다로운 상용 응용 분야에 효과적인 고도로 선택적인 흡착제입니다.

사양

일반

Furnace 최대 온도: 1,050°C
Thermostated environmental chamber
최대 온도: 200°C
Sample mass
최대 2.5g
시료 용량
최대 2.5mL

추가 사양

분석
  • 격변곡선 결정: 프로그래밍 가능한 총 압력, 유량, 조성. 온도
  • 흡착제의 동역학 성능 조사: 체 가능한 반응기 베드를 사용하여 연구용 샘플 크기에 최적
  • 동시 흡착 및 변위 조사: 신속한 신호 응답을 위한 매우 적은 데드 볼륨
  • 흡수 선택성 결정: 퍼지 가스와 공정 가스 간 자동 전환
  • 소량의 샘플로 고분해능 분리: 가스-증기 및 증기-증기 분리를 위한 구성
  • 동적 흡착 및 탈착 실험: 분석 중에는 사용자 및 분석 결과를 온도 변화로부터 보호하기 위해 도어가 잠긴 상태로 유지
  • 단일 및 다중 성분 흡착 데이터 결정: 터치스크린
  • SS 컬럼에서 최대 450°C, 석영 컬럼에서 최대 1,050°C로 현장 샘플 전처리: 고속 전환을 지원하는 특허 받은 "노 데드 볼륨" 혼합 밸브
  • PC를 통한 완전 자동 제어: 최대 6개의 고정밀 질량 유량 제어기

BreakThrough Analyzer를 선택해야 하는 이유

Micromeritics BreakThrough Analyzer는 샘플 활성화에서 분석까지 최고의 자동화를 통해 광범위한 실험 조건을 지원합니다.

다음과 같이 경쟁사의 흡착 측정 시스템에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다.

  • 최대 2개의 증기 공급원을 사용할 수 있는 구성
  • 탁월한 데드 타임 최소화를 지원하는 독자적인 제로 볼륨 혼합 밸브
  • 탁월한 터치스크린 제어
  • 온도 조절 환경 체임버는 최대 200°C까지 균일하게 온도를 제어하고, BreakThrough Analyzer에만 사용할 수 있습니다.
  • MicroActive 소프트웨어는 흡착 연구를 위한 가장 직관적이고 유연하며 포괄적인 분석 소프트웨어입니다.

Micromeritics BreakThrough Analyzer는 가득 찬 컬럼을 통해 최대 두 개의 증기 스트림을 동시에 흐르게 할 수 있습니다. 온도 조절 환경 체임버는 분석 중 증기 스트림의 응결을 방지하고, 장비 내 모든 가스와 증기에 일정한 온도를 유지합니다. 증기 흐름은 캐리어 가스를 선택한 증기로 포화 사태에 도달할 수 있도록 하는 버블러를 사용하여 생성됩니다. 아래 그림은 제올라이트 13X에서 수행된 다성분 에탄올/물 격변 측정을 보여줍니다.

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

다중 구성 요소 시스템의 과도 및 평형 흡착 데이터를 모두 수집하기 위한 안전하고 고도로 최적화된 장치입니다.

  • 소프트웨어 자동 종료
  • 중앙 알람 시스템과 알람 입력/출력 통신
  • PC에서 분리된 안전 시스템
  • 용광로 온도 제어 알람
  • 온도 조절 환경 체임버 온도 제어 알람
  • 자동 차단 밸브 및 가스 감지기를 포함한 다양한 안전 기능 옵션 이용 가능
[Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - safety - touch screen panel.jpg] Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - safety - touch screen panel.jpg

MicroActive는 흡착 연구를 위한 가장 직관적이고 유연하며 포괄적인 분석 소프트웨어입니다.

MicroActive 소프트웨어는 다음을 지원합니다.

  • 질량분광계의 데이터 감소
  • 흡착량 및 선택성

유연하고 직관적이며 사용하기 쉬운 소프트웨어로, 다양한 실험 조건을 지원하며, 샘플 활성화부터 샘플 분석까지의 모든 과정을 자동화할 수 있습니다. 또한 순환 실험도 수행할 수 있습니다. 업계 최고의 MicroActive 분석 소프트웨어가 탑재된 BreakThrough Analyzer 시스템은 흡착제를 정확하고 재현 가능한 방식으로 특성 분석하고, 포괄적인 분석 방법으로 데이터를 분석하며, 가장 까다로운 샘플의 격변 방정식을 해결합니다.

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

제올라이트 13X는 촉매 및 흡착 분야에서 광범위하게 연구되어 왔습니다. 이 연구에서는 제올라이트 13X를 이산화탄소 흡착의 흡착제로 사용하여 1~10bar 압력에서 격변곡선을 수집했습니다.

이러한 측정치는 10sccm 질소 및 10sccm 이산화탄소의 등몰 유속을 사용하여 수집되었습니다. 격변 실험의 시작을 결정하기 위해 추적 가스로 1sccm 스트림의 헬륨이 사용되었습니다.

모든 측정치는 30°C의 분석 온도에서 수집되었습니다. 각 측정 사이에 이산화탄소의 완전한 탈착 상태를 보장하기 위해 제올라이트 13X 샘플을 하룻밤 동안 재활성화했습니다. 이 그림은 압력이 증가함에 따라 연속적인 실험에서 격변 시간이 지속적으로 증가한다는 것을 보여줍니다.

이산화탄소 격변 측정 후, 격변 방정식을 풀어 각 곡선에 대한 평형 흡착량을 산출했습니다. 그런 다음에 1, 2, 3, 5, 7 및 10bar 총 압력에서 흡착된 이산화탄소의 양을 표시하는 등온선을 구성했습니다. 10bar에서 제올라이트 13X는 대략 15mmol/g의 이산화탄소를 흡수했습니다. 격변를 통해 수집된 등온선 데이터는 정적 흡착 측정과 직접적인 상관관계가 없지만 공정 관련 조건에서 흡착제에 대한 평가를 제공할 수 있습니다.

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

시스템 구성

질량분광계

다성분 흡착 연구에서는 종종 잔류 가스 구성을 모니터링하기 위한 질량분광계가 필요합니다. MS는 격변 분석에 사용되는 가장 일반적인 검출기 시스템입니다.

푸리에 변환 적외선(FTIR) 분석기

FTIR 분광계는 자일렌이나 다른 방향족 탄화수소의 분리 등 실험적인 격변 연구에 종종 사용됩니다.

습도 센서

낮은 비용으로 수분 함량을 직접 추적할 수 있습니다. 이 기능은 특히 생산 관리 분야에서 유용합니다.

샘플 전처리 시스템

소량의 활성 물질을 불활성 캐리어와 혼합하여 균질 샘플을 생성하고 분석 재현성을 향상할 수 있습니다.

CO2 센서

낮은 비용으로 CO2 함량을 직접 추적할 수 있습니다. 특히 생산 관리 분야에서 유용합니다.

MFC 및 혼합 밸브(최대 6개의 가스 흡입구)

BreakThrough Analyzer에 추가 질량 유량 제어기와 혼합 밸브를 설치하여 분석 능력을 강화하고 수행할 수 있는 실험의 범위를 확장할 수 있습니다.

샘플 컬럼(다른 볼륨)

BreakThrough Analyzer는 분말, 펠릿, 압출물을 비롯한 다양한 샘플 형태를 수용하기 위해 다양한 컬럼 직경과 함께 사용할 수 있습니다.

증기 공급원(최대 2개)

습기나 자일렌 또는 기타 방향족 같은 기타 증기는 BreakThrough Analyzer에 사용할 수 있는 옵션 증기 공급원과 호환됩니다.

향상된 내화학성

특수 불활성 구성 물질을 사용하여 NOx, H2S 또는 SO2 같은 반응성이 높은 가스를 포함하는 연소 후 CO2 포집과 같은 공정 조건을 시뮬레이션할 수 있습니다.

사용자 매뉴얼

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