炭分子筛是20世纪末期发展起来的一种具有较为均匀微孔结构的炭质吸附剂,具有接近被吸附分子直径的楔形狭缝状微孔,能够把立体结构大小有差异的分子分离开来,具有筛分分子的作用,是一种特殊的活性炭。目前国内外已将炭分子筛应用于空气分离制氮气,回收、精制氢气和其他工业气体,气相和液相色谱分析,微量杂质的净化及催化剂载体等领域。
炭分子筛与活性炭在化学组成上无本质区别,主要区别在于孔径分布和孔隙率不同。炭分子筛的孔隙率远低于活性炭,其孔隙以微孔为主;理想的炭分子筛孔径全部为微孔,其具体的尺寸大小因分离目标的不同有所差异。而活性炭孔径分布宽,从微孔到大孔都有,相应地单位质量中孔隙的总体积也比炭分子筛的大得多。
制备炭分子筛的工序大致与制备活性炭相近。因采用的原材料不同,制备工艺会存在差异,但技术路线基本相似。制备工序中的炭化是制备炭分子筛的关键工序。炭化终温、升温速度和是否采用惰性气体保护等均对其制备有影响。炭化温度一般比生产活性炭时高,多在700℃~900℃。高的炭化温度有利于微孔形成,一方面原有的较大孔隙在高温作用下会收缩变为微孔,另一方面由于高温缩聚反应形成新的微孔。升温速度一般要求慢一些,以利于挥发分析出,通常控制在3℃/min~5℃/min为宜。此外,分段升温比线性升温效果好;采用惰性气体保护也有利于挥发分析出,提高产品质量。