专为提升性能而设计
全新的 BreakThrough Analyzer (BTA) 是一种灵活的气体输送和管理系统，可精确表征工艺相关条件下的吸附剂性能。 它使用动态法为气体/蒸汽混合物的吸附提供可靠的实验数据。
一种安全且高度优化的设备，用于收集多组分系统的瞬态和平衡吸附数据。 BTA 可配置多达六个精密质量流量控制器和高性能混合阀，极大地保证实验设计的灵活性。 专业的气体输送设计确保精确控制成分和流速，最大限度地减少死体积。 （美国专利号：US 10,487,954 B2)
优质的不锈钢柱仅需 0.05 至 2.5 克样品。 借助精确可靠、坚固耐用的电阻炉，设备可在高达 1050°C 的温度下自动活化样品。
通过伺服定位控制阀将工作压力控制在大气压至 30 bar。 恒温热箱为整个系统提供高达 200°C 的均匀温度控制，消除了冷点。 BTA 安全门锁系统确保操作员在整个分析过程中的安全。
可以将蒸汽发生器添加到 BTA 中，以便使用重要的探针分子（例如水）进行实验研究。 BTA 可与傅里叶变换红外分析仪（FTIR）和质谱仪（MS）系统轻松连接，用于气体成分的定性分析。
气体吸附分析仪
突破性曲线
吸附分析仪
一种安全且高度优化的设备，用于收集
多组分系统的瞬态和平衡吸附数据。
- 软件控制开关
- 分析期间门保持锁定
- 炉温控制报警
- 恒温热箱温控报警器
- 可选连接关闭系统
- 用于关闭所有质量流量控制器的可选阀门
- 恒温热箱中的可选气体检测器
- 可选阀门截止阀
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规格
| 电阻炉最高温度 | 1050°C |
| 恒温热箱最高温度 | 200°C |
| 样品质量 | 最多 2.5 g |
| 样品体积 | 高达 2.5 mL |
特点
- 测定穿透曲线
- 研究吸附剂动力学性能
- 研究多组分共吸附或置换吸附行为
- 测定吸附选择性
- 仅需少量样品即可实现高分辨率的分离性能研究
- 动态吸附和脱吸实验研究
- 研究单组分和多组分吸附性能
- 原位样品预处理，可根据温度需求选配不同材质的样品穿透柱
（如不锈钢、石英管等） - 通过 PC 实现全自动控制
- 可配置多达 6 个高精度质量流量控制器
- 可调节实验压力、流量、成分和温度
- 针对研究规模的大小优化穿透柱样品容量
- 超低死体积，可实现快速信号响应
- 吹扫气体和反应气体之间的自动切换
- 用于气体-蒸汽和蒸汽-蒸汽分离的配置
- 分析期间门保持锁定，以免实验过程受周围温度条件变化的影响
- 触摸屏
- 获得专利的“无死体积”混合阀，可快速切换气体 专利公开号：US 10,487,954 B2
质谱仪 (MS)
多组分吸附研究通常需要质谱仪 (MS) 来监测残余气体成分。MS 是用于穿透曲线分析的最常见的检测器系统。
傅里叶变换红外分析仪 (FTIR)
FTIR 常用于实验性穿透曲线分析，例如二甲苯或其他芳烃的分离。
湿度传感器
允许以低成本直接检测含水量。在生产控制应用中尤为有用。
样品制备系统
少量的活性材料可以与惰性载体混合以产生均匀的样品并提高分析的重复性。
CO2 传感器
允许以低成本直接跟踪 CO2含量。在生产控制应用中尤为有用。
样品穿透柱（不同体积）
BTA 可选各种不同直径/体积的样品穿透柱，以适应不同的样品形态，包括粉末、颗粒和挤出物。
质量流量控制器和混合阀（最多 6 个进气口）
额外的质量流量控制器和混合阀可以添加到 BTA 以提高分析能力并扩大可能进行的实验范围。
蒸汽源（最多 2 个）
水分或其他蒸汽（例如二甲苯或其他芳烃）等汽源。
应用与材料
热门应用
直接空气捕获空气中的二氧化碳浓度低以及含有水分等其他杂质提高了DAC技术的难度，捕获的 CO2可被隔离在地下、出售或转化为增值化学品以抵消碳排放。BTA可直接用于开发DAC技术。 |
CO2 吸附发电、化工厂和炼油厂是二氧化碳排放的重要点源，与直接空气捕获相比，CO2有较高的浓度，通过BTA研究其吸附或分离条件。 |
烯烃/石蜡分离器是石油化工的核心部分，采用BTA研究烯烃/石蜡能源密集的分离过程CO2的排放，配合实现碳中和目标。 |
天然气分离天然气是碳氢化合物和其他气体的混合物，在用于工业应用、家庭供暖和食品制备之前必须进行纯化。采用BTA模拟提纯实验，研究提纯条件。 |
有毒气体吸附BTA可研究多孔材料吸附各类有毒气体的性能，用于个人防护或用于从天然气或其他工艺原料中捕获有毒气体，包括二氧化硫、硫化氢和二氧化氮。 |
吸水由于干旱的气候或农业用水量的增加，淡水供应有限，采用BTA研究从空气中分离水的吸附过程，是世界上许多清洁地区的关键技术。 |
材料
沸石研究沸石 5A、13X 或 LiX 的N2变压吸附，开发具有N2高选择性的沸石材料空气分离和制氧的商业应用。 |
硅胶胺官能化二氧化硅是有效且高选择性的吸附剂，可用于 CO2的直接空气捕获(DAC) 。 |
多孔膜/单体多孔膜和整体涂覆的沸石或 MOF 通常用于提高分离过程的操作效率。 |
活性炭汽车燃料系统中的挥发性有机成分 (VOC) 被装满活性炭的罐捕获，降低 VOC 排放量。 |
多孔氧化铝氧化铝是非常有效的吸附剂，具有从天然气中分离 CO2的潜在应用。 |
金属有机框架MOF是高选择性吸附剂，可有效用于苛刻的商业应用，包括烷烃和烯烃、烯烃和炔烃、CO2和 CH4分离过程，以及DAC技术。 |
穿透吸附理论
穿透吸附理论
穿透曲线分析是在动态条件下吸附剂吸附能力的强大技术。与静态吸附测量相比，动态穿透吸附提供了许多优势。
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- 轻松收集多组分吸附数据
- 确定吸附物选择性
- 模拟实际工艺条件
在进行穿透曲线分析时，样品制备是分析过程中防止压降和传质限制的关键步骤。当颗粒之间的间隙太小时，就容易发生压降。当材料的孔径与吸附分子的动力学直径相似时，就会出现传质问题。因此，适当调整颗粒大小对于获得最佳的穿透结果至关重要。
双组分蒸汽竞争吸附分析
双组分蒸汽竞争吸附分析
Micromeritics BTA 能够同时使多达两路蒸汽流入穿透柱。恒温热箱可防止这些蒸汽流在分析过程中冷凝，并确保所有气体和蒸汽在仪器内保持恒定温度。使用发生器产生蒸汽流，载气将饱和蒸汽流入穿透柱中。下图显示了在沸石 13X 上进行的双组分乙醇/水蒸汽的穿透曲线。
分析穿透曲线
分析穿透曲线
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完全吸附
实验初期，吸附气体被完全吸附，因此在穿透柱的出口处无法检测到气体浓度
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穿透过程
随着吸附的进行，吸附剂不再能够吸附进入穿透柱的全部气体，出口浓度逐渐增大
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吸附饱和
吸附剂已达到饱和，不能再吸附吸附质气体，所有气体都被检测出来，出口浓度等于气体进口浓度
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Zeolite 13X CO2 吸附穿透曲线
Zeolite 13X CO2 吸附穿透曲线
在沸石 13X 和 5A 以及金属有机骨架 MIL-53(Al) 和 Fe-BTC 上进行了单组分二氧化碳穿透曲线吸附实验。所有材料均在 30°C 下进行分析，气体组分为 10 sccm N2 ，10 sccm CO2和1 sccm He。其中，1 sccm He作为校准气体来标定死体积。四种材料的穿透曲线如图（样品质量归一化）。CO2总吸附量的趋势是：分子筛5A > 沸石13X > Fe-BTC > MIL-53(Al)。下表显示了以 mmol/g 为单位的吸附总量。
| 材料 | CO2 吸附量 (MMOL/G) |
|---|---|
| 沸石 13X | 2.94 |
| 分子筛 5A | 3.52 |
| MIL-53 (AI) | 1.23 |
| FE-BTC | 2.30 |
高压动态气体吸附等温线
高压动态气体吸附等温线
沸石 13X 已被广泛研究用于催化和吸附。这里采用BTA研究沸石 13X 在1 – 10 bar 压力范围内CO2吸附穿透曲线。使用 10 sccm N2和 10 sccm CO2的等摩尔混合气体进行实验。使用 1 sccm 的He流作为校准气体混入进气流中，来标定死体积。所有测量值均在 30°C 的分析温度下收集。在每次测量之间，沸石 13X 样品会重新活化12h，以确保CO2完全脱附出来。该图显示随着压力的升高，CO2吸附的穿透时间延长。
通过求解穿透方程计算每条曲线的平衡吸附说明CO2的吸附量随着压力升高而增加。左图中的动态变压吸附等温线，显示在 1、2、3、5、7 和 10 bar 总压力下CO2吸附量。在 10 bar 时，沸石 13X 吸附了大约 15 mmol/g 的CO2与静态吸附测量不同，通过穿透实验收集的等温数据可以提供在模拟工艺相关条件下对吸附剂性能做出真实的评估。
BTA 软件
MicroActive 是直观、灵活、全面的吸附研究分析软件
灵活、直观、易于使用的软件支持各种实验条件，从样品预处理到样品分析全部实现自动化，能够设计循环实验。与行业领先的 MicroActive 分析软件配合使用，BTA 系统准确且可重复地表征吸附剂，使用全面的分析方法分析数据，并为最苛刻的样品求解穿透方程。
MicroActive 软件有助于：
- 分析联用质谱仪的数据
- 计算吸附选择性
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