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Micromeritics 突破分析儀

輕巧型、多樣化、高效能的選擇性吸附

  • 卓越的設計可將無效體積降至最低，並提供精確的實驗結果
  • 可設定高達 6 個精確質量流量控制器與 2 個蒸氣來源
  • 專利高效能混合閥
  • 樣品活化最高達 1050 ℃
  • 恆溫環境室提供均勻溫度控制，即使在使用蒸氣的情況下也適用
  • 輕鬆連接市售質譜儀與傅立葉轉換紅外線分析儀 (FTIR)
  • 安全門鎖系統，可增強操作員的安全
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概述

Micromeritics 突破分析儀是一款具有彈性的氣體輸送及管理系統，可在製程相關條件下達成精準的吸附劑效能特性。其可使用流動式系統為氣體/蒸氣混合物提供可靠的吸附資料。

收集多成分系統之暫態與平衡吸附資料的安全與高度最佳化裝置。突破分析儀可設定多達六個精密質量流量控制器與專用高效能混合閥，為實驗設計提供無與倫比的彈性。卓越的氣體輸送系統設計可確保成分與流率的精準控制，同時將無效體積降至最低。

高品質不鏽鋼管柱可以容納 0.05 至 2.5 克的吸附劑。透過精準、耐用及可靠的熔爐，最高可以達到 1050 °C 的自動化樣品活化。

操作壓力可透過伺服定位控制閥，從常壓調節至 30 bar。恆溫環境室可提供高達 200 °C 的全系統均勻溫度控制，徹底消除冷點現象。突破分析儀安全門鎖系統可確保完整分析期間的操作員安全。

突破分析儀可加裝蒸氣產生器，以便能夠用水等重要探測分子進行實驗研究。突破分析儀可輕鬆連接市售傅立葉轉換紅外線與質譜儀系統，進行氣體識別與定量。

產品特色

  • 恆溫環境室可防止蒸氣流凝結

  • 全自動環境設計可允許輕鬆進行實驗設定

  • 觸控螢幕可允許輕鬆操作儀器及監控實驗條件

  • 專用混合閥在氣體混合和最小化系統無效體積方面具有顯著優勢

  • 最多 6 個氣體進氣口與 2 個蒸氣來源可提供廣泛的分析選項，並實現出色的流量控制及多種氣體混合功能

  • 自動門鎖可在分析期間及使用者安全性方面確保溫度穩定性

  • 新增偵測器及其他選用配件：系統可擴充性允許透過新增偵測器和其他選用配件 (例如質譜儀、GC/MS、額外蒸氣來源、真空啟動裝置，其他配件可根據需求提供) 來逐步擴展功能

  • 管柱熔爐：堅固耐用的高溫熔爐，最高工作溫度可達1050 °C

  • 電拋光 316 SS 樣品管柱容量最高可達 2.5g，適用於粉末，可針對顆粒或擠出成型樣品提供其他直徑規格

突破吸附動態分析

突破分析是一項強大的技術，可判定吸附劑在流動條件下的吸附容量。相較於靜態吸附測量，動態突破吸附提供許多優點。

  • 輕鬆收集多成分吸附資料
  • 判定吸附物選擇性
  • 複製製程條件

執行突破分析時，樣品製備是在分析製程中防止壓降及突破質量傳輸限制的關鍵步驟。 

  • 當顆粒之間的間隙空間太小而無法容納氣體流率時，便會產生壓降。 
  • 當材料的孔大小與吸附物的動力直徑相似時，便會產生質量傳輸限制。 

因此，正確確定顆粒的大小對取得最佳結果而言至關重要。

檢查突破溫度

  1. 完全吸附
    吸附劑完全吸附吸附物氣體，致使無法在突破管柱出口處偵測到任何殘留

  2. 突破
    會先在突破管柱出口處偵測到吸附物氣體。氣體會持續吸附；但是吸附劑無法再吸附進入突破管柱的完整氣體

  3. 飽和
    吸附劑已達飽和，無法再吸附吸附物氣體，使其能夠自由穿過管柱

二氧化碳吸附

對沸石 13X 和 5A 以及金屬有機框架 MIL-53(Al) 和 Fe-BTC 進行了單一成分二氧化碳突破吸附實驗。 

所有材料均在 30 °C 條件下進行分析，同時流入由 10 sccm 氮氣和 10 sccm 二氧化碳組成的等分子氣流。在進料氣流中還混入了 1 sccm 的氦氣流作為追蹤氣體，以協助確定突破實驗的起點。 

下圖為四種材料的突破曲線，其縱軸採用質量歸一化座標呈現。所吸附的 CO2 總質量遵循以下趨勢：分子篩 5A > 沸石 13X > Fe-BTC > MIL-53(Al)。 

下表以 mmol/g 顯示所吸附的總量。

物料 所吸附的二氧化碳材料
沸石 13X 2.94
分子篩 5A 3.52
MIL-53 (AI) 1.23
FE-BTC 2.30

產品應用

天然氣分離

天然氣是碳氫化合物與其他氣體的混合物，必須經過純化處理後才能應用於工業用途及家庭供暖和食品烹飪等領域。

直接空氣擷取

DAC 技術面臨挑戰，主因空氣中二氧化碳濃度偏低且存在濕氣等雜質，而擷取的 CO2 可透過地下封存、商業銷售或轉化為高附加價值化學品等方式，用以抵減碳排放量。

CO2 吸附

發電廠、化工廠及煉油廠是二氧化碳排放的重點來源，其排放氣體中的高濃度特性通常需要採用與直接空氣擷取不同的操作條件。

烯烴 / 石蠟分離

是石化產業的核心環節，主要用於生產聚乙烯和聚丙烯等聚合物；此類分離程序不僅高耗電，還會增加 CO2 排放量。

有毒氣體吸附

多孔固體材料不僅用於個人防護裝備，亦應用於開發擷取天然氣或其他製程原料中所含有毒氣體 (包括二氧化硫、硫化氫及二氧化氮) 的技術。

水吸附

從空氣中採集水分的技術，對於全球許多淡水供應受限的地區可能至關重要，這些地區或因氣候乾旱，或因農業用水需求日增而面臨水資源匱乏的情況。

沸石

使用沸石 5A、13X 或 LiX 等對氮氣具有高選擇性吸附特性的材料，透過變壓吸附技術，已實現商業化空氣分離與氧氣生產。

二氧化矽

胺基功能化二氧化矽是一種高效且高選擇性的吸附劑，已應用於 CO2 的直接空氣擷取技術。

多孔薄膜 / 整體式吸附體

多孔薄膜與整體式吸附體塗覆沸石或 MOF，常用於提升分離製程的操作效率。

活性碳

汽車燃料系統產生的揮發性有機成分 (VOC) 會由填充活性碳的吸附罐所擷取，進而將這些 VOC 排放量降至最低。

多孔氧化鋁

氧化鋁 – 負載型離子液體是高效的吸附劑，在天然氣中分離 CO2 方面具有潛在應用價值。

金屬有機框架

MOF 作為高選擇性吸附劑，可有效應用於多種嚴苛的商業領域，包括：烷烴與烯烴、烯烴與炔烴、DAC、CO2 與 CH4。

規格

一般

Furnace 最高溫度：1050 °C
Thermostated environmental chamber
最高溫度：200 °C
Sample mass
最高達 2.5 g
样品量
最高達 2.5 mL

其他規格

分析
  • 判定突破曲線：可程式化總壓力、流率、成分與溫度
  • 調查吸附劑的動力效能：針對研究等級樣品尺寸進行最佳化，配備可更換式反應床
  • 調查共吸附與置換：超低無效體積，快速訊號回應
  • 判定吸附選擇性：在清除與製程氣體之間自動切換
  • 使用少量樣品進行高解析度分離：氣體-蒸氣與蒸氣-蒸氣分離的配置
  • 動態吸附與脫附實驗：門在分析期間保持鎖住，以保護使用者與分析不受變動的溫度條件影響
  • 判定單一與多成分吸附資料：觸控螢幕
  • 原位樣品製備在使用 SS 管柱的情況下最高可達 450 °C，使用石英管柱時可達 1050 °C：專利「零無效體積」混合閥具備快速切換功能
  • 透過電腦進行全自動控制：高達 6 個高精準度質量流量控制器

為何要使用突破分析儀？

Micromeritics 突破分析儀提供最廣泛的實驗條件範圍，並具備從樣品活化到分析之無可比擬的自動化功能。

相較於其他吸附測量系統，它具有多項優勢，包括：

  • 可配置最多 2 v個蒸氣來源
  • 專利零體積混合閥可實現無可比擬的空檔時間最小化
  • 優異的觸控螢幕控制
  • 突破分析儀專屬恆溫環境室可提供高達 200 °C 的均勻溫度控制
  • MicroActive 軟體：適用於吸附研究的最具直覺性、彈性及全面性的分析軟體

Micromeritics 突破分析儀能夠透過其堆積管柱同時流向最多兩個蒸氣流。恆溫環境室可在分析期間防止這些蒸氣流凝結，並確保儀器內的所有氣體與蒸氣都能維持恆定溫度。蒸氣流透過使用氣泡器產生，該氣泡器使載氣能夠達到與所選蒸氣的飽和狀態。下圖顯示對沸石 13X 執行的多成分乙醇/水突破測量。

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

收集多成分系統之暫態與平衡吸附資料的安全與高度最佳化裝置。

  • 從軟體自動關閉
  • 與中央警報系統的警報入/出通訊
  • 從電腦分離的安全系統
  • 熔爐溫度控制警報
  • 恆溫環境室溫度控制警報
  • 可用全範圍選用安全功能包括自動關閉閥與氣體偵測器
[Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - safety - touch screen panel.jpg] Micromeritics - Breakthrough-Analyzer - safety - touch screen panel.jpg

MicroActive 是適用於吸附研究的最具直覺性、彈性及全面性的分析軟體

MicroActive 軟體可以：

  • 從質譜儀減量資料
  • 高品質吸附與選擇

育有彈性、直覺性及易用的軟體可允許最廣泛的實驗條件，並自動從樣品活化突破至樣品分析，包括執行循環實驗的能力。突破分析儀系統可與領導業界的 MicroActive 分析軟體搭配使用，精確而有效地分析吸附劑的特性、使用全面性分析法分析資料，並為要求最高的樣品求解突破方程式。

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

沸石 13X 已針對催化與吸附應用進行大量研究。在此研究中，沸石 13X 作為二氧化碳吸附的吸附劑使用來收集從 1 – 10 bar 壓力的突破曲線。

這些測量使用 10 sccm 氮氣與 10 sccm 二氧化碳的等分子流率收集。1 sccm 的氦氣流作為追蹤氣體使用來判定突破實驗的起點。

所有測量結果均在 30°C 的分析溫度下收集。在每次測量之間，沸石 13X 樣品都會於夜間重新活化，以確保二氧化碳的完全脫附。圖中顯示示，隨著壓力增加，連續實驗中的突破時間也會呈現一致上升的趨勢。

在完成二氧化碳突破測量後，我們透過求解突破方程式計算出每條曲線對應的平衡吸附量。接下來建構了一條等溫線來顯示在 1、2、3、5、7 與 10 bar 總壓力下吸附的二氧化碳量。在 10 bar 時，沸石 13X 吸附了大約 15 mmol/g 的二氧化碳。當透過突破法收集的等溫資料無法與靜態吸附測量直接產生關聯時，則可在製程相關條件中提供吸附劑的評估。

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

系統配置

質譜儀

多成分吸附研究通常需要利用質譜儀來監控殘留氣體成分。MS 是突破分析最常用的偵測器系統。

傅立葉轉換紅外線 (FTIR) 分析儀

通常會針對例如分離二甲苯或其他芳香烴等實驗突破研究選擇 FTIR 光譜儀。

濕度感測器

允許直接以低成本追蹤水含量。這在生產控制應用中尤其有用。

樣品製備系統

可將少量活性物質與惰性載體混合，產生均質樣品並提高分析再現性。

CO2 感測器

允許直接以低成本追蹤 CO2 含量。在生產控制應用中尤其有用。

MFC 與混合閥 (最多 6 個氣體進氣口)

可為突破分析儀增配質量流量控制器與混合閥，以提升分析功能並擴展可執行實驗的範圍。

樣品管柱 (不同體積)

突破分析儀提供各種不同的管柱直徑，可容納包含不同樣品 morphologi 的粉末、顆粒及擠出成型物。

蒸氣來源 (最多 2 個)

例如二甲苯或其他芳烴等濕氣或其他蒸氣皆與適用於突破分析儀的選用蒸氣來源相容。

增強耐化學性

採用特殊惰性結構材料，可模擬製程條件 (例如燃燒後 CO2 擷取)，即使涉及高活性氣體 (如 NOx、H2S 或 SO2) 亦適用。

使用者手冊

請聯絡支援人員以取得最新的使用手冊。

軟體下載

請聯絡支援人員以取得最新軟體版本。

卓越的選擇性吸附系統。

卓越的選擇性吸附系統。

輕巧型、多樣化、高效能的吸附特性。增強式操作員安全功能。針對效能精心設計。

索取報價 要求演示 聯繫銷售部門