ZSM-5分子筛对C₆F₁₂O/CO₂混合气体及其过热分解产物吸附性能研究

摘要

目前，C₆F₁₂O环保绝缘介质已在气体开关柜中得到应用，选择合适的多孔材料对C₆F₁₂O混合气体分解产物吸附处理，既能保证开关柜的稳定运行，也可为大力推广C₆F₁₂O环保气体开关柜的应用提供安全保障。本文通过气体吸附实验探究ZSM-5分子筛对C₆F₁₂O/CO₂混合气体模拟过热故障后分解产物的吸附性能及对两种主要绝缘介质C₆F₁₂O、CO₂浓度的影响；同时，基于分子动力学仿真模拟吸附过程，计算浓度分布函数、径向分布函数、扩散系数等动力学参数以厘清吸附机理。实验结果表明：模拟过热故障后C₆F₁₂O/CO₂混合气体的主要分解产物为C₂F₆、C₃F₈、C₄F₁₀、C₃F₆、C₃F₇H、C₅F₁₂和C₆F₁₄。ZSM-5分子筛对大部分分解产物都有吸附作用，对C₃F₈、C₄F₁₀、C₃F₇H这3种分解气体吸附性能优异，吸附率均超过80%；对C₂F₆、C₃F₆分解气体有一定的吸附能力，但吸附效果不明显；对C₅F₁₂、C₆F₁₄分解气体基本不吸附。实验前主绝缘介质C₆F₁₂O、CO₂浓度较高，ZSM-5分子筛对其浓度影响较小，实验后吸附率分别为1.77%和0.25%。理论计算结果表明：ZSM-5分子筛能够很好地吸附动力学直径与自身孔径相当的气体分子（C₂F₆、C₃F₈、C4F1₀、C₃F₆、C₃F₇H），对于体积过小或过大的气体分子(CO₂、CF₄、C5F1₂、C6F1₂O、C₆F₁₄)吸附作用不明显。ZSM-5分子筛可用于C₆F₁₂O环保绝缘气体开关柜中对分解产物进行吸附处理，以保证设备安全稳定运行；同时，为相关电力防护设备中过滤材料的选择提供参考。

关键词

C₆F₁₂O/CO₂混合气体 / 过热分解产物 / ZSM-5分子筛 / 吸附实验 / 分子动力学模拟