ABR 系統概述

Fully automated breakthrough analysis with integrated mass spectrometry.

Hiden Isochema ABR 是專用型氣體突破曲線分析儀， 可完整程式化控制總壓力、流量、氣體組成與溫度。 樣品裝填於可更換式 reactor bed， 可在正式量測前利用 purge gas 或真空於高溫條件下進行原位乾燥與活化。

實驗開始後， 設定好的 process gas mixture 流經吸附床， 床層出口端的氣體組成由整合式四極桿質譜儀即時量測， 藉此獲得各氣體成分隨時間變化的突破曲線。

相較於單一成分 equilibrium isotherm， breakthrough measurement 可直接評估材料在多成分流動氣體中的 實際分離性能、選擇性與 breakthrough capacity， 特別適合氣體分離與純化材料開發。

ABR 核心能力

針對研究型吸附材料與高精度突破曲線研究所設計。

ABR 主要特點

高度自動化、高靈敏反應與彈性的氣體／蒸氣分離配置。

突破曲線分析原理

直接研究多成分流動條件下吸附劑的分離性能。

在 breakthrough experiment 中， 含有兩種或多種成分的氣體混合物流經已裝填吸附材料的固定床。 不同氣體與吸附劑之間具有不同的吸附能力與傳質速率， 因此各成分會在不同時間從床層出口突破。

ABR 使用整合式質譜儀連續量測出口端氣體濃度， 可建立 concentration-versus-time breakthrough curves， 並用於比較材料對不同氣體物種的吸附與分離性能。

此方法特別適合研究 competitive adsorption， 因為材料是在實際多成分混合氣體條件下進行分析， 能補充傳統單成分 adsorption isotherm 所無法直接提供的資訊。

適用吸附材料

少量新型材料即可進行 breakthrough separation performance 評估。

ABR 特別適合研究人員開發新型多孔吸附材料。 從 2 cc 起的小型床層設計， 可在不需要大量合成樣品的情況下 進行 breakthrough separation testing。

如使用較大的反應床， 亦可評估商用吸附劑， 並進行實驗室尺度 process model validation。

主要應用

氣體與蒸氣分離配置

Flexible configurations for gas and vapor breakthrough studies.

ABR 可依應用需求配置單成分或多成分氣體入口， 最多可提供 6 個氣體入口， 並配置獨立的 purge stream。 流量範圍可依實際研究需求選定。

除 gas-gas 分離外， 系統亦可配置整合式 vapor generator， 進行 gas-vapor 或 vapor-vapor breakthrough studies， 適合研究濕度、溶劑蒸氣及複合氣氛對材料分離性能的影響。

整合式四極桿質譜分析

Real-time downstream composition analysis with close-coupled mass spectrometry.

ABR 整合 Hiden quadrupole mass spectrometer， 並透過最佳化的 close-coupled sampling interface 直接量測反應床出口端氣體。

低死體積氣路與快速切換架構， 可降低 sample transport delay 與 concentration broadening， 使突破曲線能更準確反映吸附床實際的分離行為。

相關研究文獻

ABR 與突破曲線方法於氣體分離研究中的代表性應用。