Một bước tiến đáng kể trong vật liệu hấp phụ đã đạt được nhờ việc tối ưu hóa zeolite Low-Silica X (LSX), một loại sàng phân tử thế hệ mới hứa hẹn sẽ cách mạng hóa các quy trình hấp phụ dao động áp suất (PSA) để tạo ra oxy và tách các loại khí khác.
Các zeolit truyền thống, là các aluminosilicat tinh thể với cấu trúc lỗ xốp chính xác, là những chất được sử dụng rộng rãi trong quá trình tách và tinh chế công nghiệp. Zeolit NaX (13X) được sử dụng rộng rãi, với tỷ lệ silic trên nhôm (Si/Al) là 1-1,5, là chuẩn mực cho quá trình hấp phụ nitơ từ không khí. Zeolit LXS mới được hoàn thiện đã đẩy giới hạn này xa hơn bằng cách đạt được tỷ lệ Si/Al thấp tới 1,0, đạt đến giới hạn lý thuyết của cấu trúc khung zeolit X.
Thành phần silica cực thấp này làm tăng đáng kể số lượng cation natri cân bằng điện tích bên trong các lỗ xốp. Các cation này tạo ra các vị trí tương tác tĩnh điện mạnh hơn, tăng cường đáng kể ái lực của vật liệu đối với các phân tử tứ cực như nitơ (N₂). Do đó, LXS thể hiện khả năng hấp phụ nitơ và tính chọn lọc vượt trội hơn hẳn so với oxy (O₂) so với vật liệu 13X thông thường.
“LXS đại diện cho một bước đột phá về khoa học vật liệu trong công nghệ hấp phụ,” Tiến sĩ [Tên giả], nhà nghiên cứu chính tại Viện Vật liệu Tiên tiến, cho biết. “Bằng cách tối đa hóa hàm lượng nhôm trong khung FAU, chúng tôi đã chế tạo một màng lọc với mật độ vị trí hoạt động cao nhất có thể. Điều này trực tiếp dẫn đến việc sản xuất oxy hiệu quả hơn, mang lại tiềm năng tiết kiệm năng lượng đáng kể và độ tinh khiết sản phẩm cao hơn trong các hệ thống PSA.”
Các đánh giá hiệu suất độc lập xác nhận rằng oxy được sản xuất thông qua các thiết bị PSA dựa trên LXS có thể đạt độ tinh khiết vượt quá 95% với tỷ lệ thu hồi được cải thiện. Điều này làm cho công nghệ này trở nên đặc biệt hấp dẫn đối với việc cung cấp oxy y tế quy mô vừa, các cơ sở xử lý nước thải cần sục khí hiệu quả và nhiều quy trình luyện kim và hóa học khác nhau.
Ngoài việc sản xuất oxy, môi trường giàu cation độc đáo của zeolite LXS mở ra những hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn cho các quá trình tách khác, bao gồm thu giữ carbon dioxide từ khí thải và tinh chế dòng hydro.
Các nhà sản xuất thương mại lưu ý rằng quá trình tổng hợp LXS, mặc dù đòi hỏi sự kiểm soát chính xác, có thể mở rộng quy mô bằng các phương pháp thủy nhiệt đã được thiết lập. Vật liệu này vẫn giữ được độ bền cơ học và tính ổn định tuyệt vời đặc trưng của zeolit tổng hợp, đảm bảo hiệu suất mạnh mẽ trong các hoạt động PSA tuần hoàn.
Việc đưa vào sử dụng zeolite LXS hiệu suất cao dự kiến sẽ thúc đẩy việc áp dụng công nghệ PSA như một giải pháp thay thế đáng tin cậy, theo yêu cầu cho quá trình chưng cất đông lạnh để cung cấp oxy, góp phần vào việc sản xuất khí công nghiệp linh hoạt và phi tập trung hơn.
Về Zeolit:
Zeolit là khoáng chất vi xốp thường được sử dụng làm chất hấp phụ và chất xúc tác. Kích thước lỗ xốp đồng nhất cho phép chúng tách các phân tử dựa trên kích thước và độ phân cực, khiến chúng trở nên không thể thiếu trong các ngành công nghiệp hóa chất, hóa dầu và môi trường.
Thời gian đăng bài: 23/01/2026
