分子篩吸附泵

決定分子篩吸附泵抽氣能力的重要因素之一是分子篩裝量,常根據(jù)分子篩的負載曲線來決定。圖3為液氮溫度下5A分子篩對氮、氖和氦3種氣體的負載率-平衡壓力曲線。當被抽容積分子篩裝量之比即負載率(升/克)大于0.1時，平衡壓力急劇上升;當負載率小于0.05時，平衡壓力則降低不大，而分子篩的裝量卻增加很多。因此，取負載率0.05~0.1來確定分子篩裝量,可以兼顧泵的性能和經(jīng)濟效果。 操作方法分子篩吸附泵從大氣壓力開始抽氣，其極限壓力主要由大氣中的氖、氦分壓決定。用兩臺分子篩吸附泵抽氣時有兩種不同的操作方法。①首先只給第一臺泵加液氮冷卻抽氣，把真空系統(tǒng)(不包括第二臺泵)抽到極限壓力 (約1帕)時關(guān)閉。此時真空系統(tǒng)的壓力處于平衡態(tài)，被抽氣體為分子流態(tài)(分子密度小)，隨同氣體流到泵內(nèi)的氖、氦就又返回到系統(tǒng)中，致使系統(tǒng)中的氖、氦分壓幾乎未變。再給第二臺泵加液氮冷卻抽氣，真空系統(tǒng)的極限壓力只能達到 10帕。②加液氮冷卻抽氣的第一臺泵將系統(tǒng)(包括第二臺泵)抽到 67~670帕時關(guān)閉。從開始抽氣到關(guān)泵的過程中，分子篩不斷吸附被抽氣體中的氮、氧和氬而不吸附氖和氦，泵內(nèi)氖、氦分壓不斷上升。又因真空系統(tǒng)的壓力始終處于不平衡狀態(tài)(泵內(nèi)壓力低于容器和管道的壓力)，被抽氣體不斷向泵內(nèi)流動,同時氣體是粘滯流態(tài)(分子密度大),盡管泵內(nèi)氖、氦分壓高,它們也難向系統(tǒng)返回而被關(guān)閉在泵內(nèi),從而降低了系統(tǒng)中氖、氦分壓。再給第二臺泵加液氮冷卻抽氣,真空系統(tǒng)就可達到更低的壓力(約10帕)。用不同的操作法所達到的極限壓力可相差一個數(shù)量級。此外，也可用干燥純氮反復(fù)"沖洗"真空系統(tǒng)，將氖、氦"帶走"，降低系統(tǒng)中的氖、氦分壓，使系統(tǒng)的極限壓力達到 10帕。但這種方法較麻煩而且消耗氮氣。也可用無油機械泵或帶吸附阱的機械泵抽預(yù)真空，這樣分子篩吸附泵達到的極限壓力就更低，但須注意泵油的污染問題。

定義在低溫下靠分子篩的物理吸附作用實現(xiàn)抽氣的真空泵。分子篩吸附泵結(jié)構(gòu)簡單、無油污染、無振動噪聲，是獲得無油真空常用的真空泵，常用作無油真空機組的前級泵或超高真空機組的維持泵。 原理一切固體物質(zhì)表面的原子或分子與固體內(nèi)部的原子或分子所處的狀態(tài)是不同的。固體內(nèi)部原子或分子所受的吸引力對稱地和均勻地分布在原子或分子周圍，即處于力場飽和的平衡狀態(tài)，而表面的原子或分子所受的力則是不對稱的，也就是說固體表面有過剩的表面自由能，即表面有吸附力場存在，這就是固體表面對氣體或液體具有吸附作用的原因。一切固體物質(zhì)的表面都有吸附作用。但實際上只有多微孔的物質(zhì)或磨得很細的物質(zhì)因表面積很大，才有明顯的吸附作用。分子篩就是這種物質(zhì)。分子篩(人造沸石)為多微孔型結(jié)構(gòu)的堿金屬鋁硅酸鹽，體內(nèi)有許多空腔狀晶胞，其間有微孔相通。在液氮溫度下，氣體或液體分子通過微孔吸附于晶胞空腔的內(nèi)表面上。分子篩有很大的比表面積(見表)，所以能吸附大量的氣體和液體。分子篩除有吸附作用外，還有篩分、離子交換和催化等作用。分子篩對氣體是物理吸附，其過程是可逆的。在低溫下吸附的氣體，在溫度回升時則逐漸解吸。分子篩在常溫時暴露于空氣中能吸附大量水蒸汽，每克5A分子篩能吸附水蒸汽0.1~0.2克,相當1.3×10~2.7×10帕每升氣體量。分子篩吸附大量水蒸汽后吸氣能力便大大降低。分子篩和水分子的親和力特別強,只有經(jīng)過適當烘烤,吸附的水蒸汽才能全部解吸。因此，分子篩吸附泵在暴露于大氣或使用一個時期后都要進行烘烤。通常，這種處理是把分子篩放在封閉的容器內(nèi)經(jīng)300~350℃溫度烘烤除氣1~2小時。但加熱溫度一般不宜超過600℃，否則會使分子篩損壞