Lịch sử phát triển thiết bị hấp phụ khí MicrotracBEL

14/05/2021

I. Nguồn gốc

Hãng MicrotracBEL với tiền thân là BEL Japan, Inc. là một trong những Công ty đặt nền móng cho thiết bị hấp phụ khí tại Nhật Bản.

Năm 1985, giáo sư Hiromitsu Naono tại Đại học Kwansei Gakuin và nghiên cứu sinh của ông, Kazuyuki Nakai (CEO hiện tại của MicrotracBEL) bắt đầu phát triển “thiết bị đo đẳng nhiệt hấp phụ khí điều khiển tự động”. Lúc đó, thiết bị chỉ đơn giản là một hệ thủy tinh.

Đã từng mất hơn một ngày để đo một đường đẳng nhiệt. Người vận hành cần kiểm soát áp suất khí và giữ mức nitơ lỏng không đổi, tốn nhiều thời gian và công sức. Ngoài ra, phải mất một vài ngày nữa để tính toán lượng bị hấp phụ và diện tích bề mặt riêng/ phân bố kích thước lỗ xốp. Về cơ bản, mất khoảng một tuần để đánh giá tổng số một mẫu.

Để rút ngắn quá trình đo mẫu, Giáo sư Naono bắt đầu nghiên cứu phát triển một thiết bị hấp phụ khí hoàn toàn tự động cho cả việc tính toán diện tích bề mặt cụ thể và phân bố kích thước lỗ xốp để đo độ hấp phụ một cách dễ dàng và chính xác.

Mất gần 2 năm để phát triển hệ thống hấp phụ khí hoàn toàn tự động này. Hệ thống được trang bị PC, áp kế độ chính xác cao và van tự động và là một bước độ phá mới ở Nhật Bản.

Hệ thống đo đẳng nhiệt hấp phụ khí làm bằng thủy tinh của GS Hiromitsu Naono

II. Thành lập công ty BEL JAPAN, INC.

Sau thành công này, Nakai và Yoshimoto, Tổng Giám đốc nhà cung cấp cảm biến áp suất, đã quyết định thành lập một công ty để sản xuất và thương mại thiết bị cho thị trường Nhật Bản, và BEL Japan, Inc. được ra đời vào năm 1988.

Tên công ty của chúng tôi “BEL” là viết tắt của “Business for Enjoying Life”.

Từ đó, BEL Japan, Inc. bắt đầu là nhà sản xuất các thiết bị hấp phụ tự động, sau đó họ đã phát triển thêm nhiều giải pháp phân tích chuyên sâu khác như Hấp phụ hơi, Hấp phụ hóa học & Hấp phụ ở áp suất cao.

Thiết bị của BEL Japan, Inc. đã dần đáp ứng được nhu cầu của khách hàng không những trên phương diện sản xuất những thiết bị thiết kế sẵn mà còn thiết kế theo nhu cầu của từng khách hành. BEL Japan, Inc. đã tham gia vào các Ủy Ban tiêu chuẩn của JIS & ISO và hiện nay công ty đã vươn đến nhiều quốc ta trên thế giới. Năm 2007, BEL Japan, Inc. đạt được danh tiếng là nhà cung cấp giải pháp chất lượng cao.

Vào năm 2020, BEL Japan, Inc. trở thành thành viên chính thức của Microtrac MRB thuộc tập đoàn Verder Scientific, Germany, đổi tên thành MicrotracBEL.

III. Khái niệm về hấp phụ

Hấp phụ có nghĩa là hiện tượng các phân tử chất/ khí/ hơi hoặc chất lỏng (chất hấp phụ) sẽ bám lên một bề mặt chất rắn.

Dụng cụ của MicrotracBEL là thiết bị phân tích hấp phụ khí hoặc hơi. Mật độ của các phân tử khí khác với mật độ của hơi trên cùng một bề mặt rắn ở áp suất thấp hơn áp suất hơi bão hòa. Nếu diện tích bề mặt lớn và vật liệu rất xốp, thể tích khí hoặc hơi bị hấp phụ sẽ tăng lên.

Khi đo các hiện tượng hấp phụ ở điều kiện đẳng nhiệt, đường đẳng nhiệt hấp phụ được thiết lập. Dưa vào đó, có thể phân tích diện tích bề mặt riêng và sự phân bố kích thước lỗ xốp vật liệu.

Sử dụng mô phỏng GCMC để mô hình hóa quá trình hấp phụ khí bão hòa vào vật liệu xốp nano chuyển từ pha khí sang pha lỏng (thực hiện bởi GS. Minoru Miyahara và GS Hideki Tanaka, Đại học Kyoto)

Sự hấp phụ khí trơ như N₂, Ar và Kr, v.v. được sử dụng để phân tích cấu trúc rắn, và sau đó diện tích bề mặt riêng được tính toán thông qua phân tích lý thuyết Brunauer-Emmett-Teller (BET). Có thể phân tích phân bố kích thước lỗ xốp (từ mesopore đến micropore) thông qua nhiều lý thuyết phân tích khác nhau như phương pháp BJH, HK & và các phương pháp phân tích mô phỏng hiện đại như NLDFT / GCMC. Đánh giá tính chất bề mặt chất rắn có thể được thực hiện thông qua phương pháp hấp phụ hóa học sử dụng hơi nước và các khí axit-bazơ khác.

IV. Lịch sử phát triển sản phẩm của MicrotracBEL

– Năm 1987: Thiết bị phân tích hấp phụ khí có độ chính xác cao model BELSORP-28 ra đời.

– Năm 1989: Thiết bị phân tích hấp phụ khí có độ chính xác cao BELSORP-36 ra đời.

– Năm 1990: Thiết bị phân tích hấp phụ hơi BELSORP-18 ra đời.

– Năm 1991: Thiết bị phân tích kích thước lỗ xốp và diện tích bề mặt riêng có độ chính xác cao model BELSORP-28SA ra mắt, đồng thời Thiết bị giải hấp theo chương trình nhiệt tự động (TPD) cũng đã được nghiên cứu thành công.

– Năm 1993: Cho ra mắt hệ thống đo hấp phụ khí ở áp suất cao model BELSORP-HP và thiết bị đo hấp phụ thể tích sử dụng cảm biến nano model BELQCM.

– Năm 1995 cho ra đời:

Thiết bị đo diện tích bề mặt riêng cực thấp BELSORP-TCV.
Thiết bị giải hấp theo chương trình nhiệt tự động (TPD) model TPD-1-AT.
Thiết bị đo hấp phụ hơi và khí ở nhiệt độ cao modelBELSORP-18PLUS.

– Năm 1996: cho ra mắt hệ thống phân tích nhiệt trọng trường ở áp suất cao / nhiệt độ cao model MSB-TG.

– Năm 1998: cho ra đời bộ phận đo mật độ dòng chảy áp suất cao; MSB-HD và Hệ thống đo đẳng nhiệt hấp phụ khí / hơi nhị phân; BELSORP-BG.

– Năm 1999: Hệ thống phân tích phản ứng xúc tác model BEL-REA và Hệ thống đo hấp phụ khí áp suất cao bằng MSB model MSB-AD-H.

– Năm 2001 cho ra đời:

Hệ thống đo đồng thời độ hấp phụ hơi nước / độ dẫn proton; MSB-AD-V-FC.
Hệ thống đo diện tích bề mặt riêng và phân bố kích thước lỗ xốp; BELSORP-mini.
Hệ thống tiền xử lý (giải hấp) kiểu dòng chảy; BELPREP-flow.
Hệ thống đo phân tán kim loại đa mẫu; BEL-METAL-3.

– Năm 2002: Sáng chế thành công hệ thống đo đường cong hấp phụ dạng cột; BELSORP-Dyna.

Thương mại hóa Máy phân tích thế và kích thước hạt zeta nồng độ cao model AZR-II.

– Năm 2003 cho ra mắt:

Máy phân tích xúc tác; BELCAT.
Máy phân tích tiềm năng zeta chất lỏng nồng độ cao; ZetaProbe.
Hệ thống hấp phụ hơi chính xác cao; BELSORP-aqua3.

– Năm 2004 cho ra đời:

Hệ thống đo diện tích bề mặt và phân bố kích thước lỗ rỗng; BELSORP-miniⅡ.
Hệ thống tiền xử lý (giải hấp) kiểu hút chân không mode BELPREPvacII.

– Năm 2005 cho ra mắt:

Hệ thống phân tích cấu trúc khuyết tật màng membran; Porometer-nano.
Hệ thống tiền xử lý kiểu dòng chảy mới; BELPREP-flowII.
Hệ thống kiểm tra độ hư hỏng và đánh giá cell nhiên liệu oxit rắn; BEL-SOFC.
Hệ thống đo độ phân tán kim loại; BEL-METAL-1.

– Năm 2006 lần lượt cho mắt:

Máy phân tích xúc tác; BELCAT-B.
Hệ thống đo lượng hấp phụ khí và hơi có độ chính xác cao; BELSORP-max.
Máy phân tích xúc tác; BELCAT-A.
Máy phân tích xúc tác; BELCAT-M.
Bộ phận làm lạnh có kiểm soát nhiệt độ âm model BELCryo.

– Năm 2007 lần lượt cho ra mắt:

Sản phẩm nhập khẩu: Hệ thống đo lường phân bố kích thước lỗ chân lông kỹ lưỡng; Porometer 3G.
Dụng cụ đo BET điểm đơn; BELSORP-QSA.
Hệ thống đo lượng hấp phụ hóa hơi; BELSORP-GVS.
Hệ thống kiểm tra độ suy giảm theo chu trình Khô-Ướt; BEL-CLT.

– Năm 2008: Hệ thống hấp phụ khí đa thành phần model BELSORP-VC và Bộ phận trộn khí model Chemflow được thương mại hóa.

– Năm 2009 tiếp tục cho ra đời:

Hệ thống cung cấp hơi; BELflow.
Hệ thống giải hấp được lập trình nhiệt độ; TPDPro.
Máy khối phổ tứ cực đỉnh để bàn; BELMass.
Bộ phận kiểm soát nhiệt độ làm mát Cryo; CATCryo.
Hệ thống đo hấp phụ khí chính xác cao + X-quang bột làm lệch hướng; BELSORP + XRPD.

– Năm 2010:

Hệ thống phân tích màng phân tách; BELSem.
Thiết bị phân tích quá trình hấp phụ nhiều chế độ khác nhau BELSORP-PVT.
Hệ thống đo phân bố kích thước lỗ rỗng và đo độ thẩm thấu khí; Porolux1000 ra đời.

– Năm 2013: cho ra đời Hệ thống đo diện tích bề mặt BET đa mẫu; BELSORP-MR6.

– Năm 2014: hệ Máy phân tích chất xúc tác model BELCATII ra đời.

– Năm 2015: thiết bị đo khối lượng riêng dùng khí có độ chính xác cao model BELPycno ra đời.

– Năm 2016: Hệ thống đo lượng hấp phụ khí và hơi có độ chính xác cao đã được nâng cấp và cải tiến hơn với model BELSORP-maxII.

Hệ thống đo diện tích bề mặt BET model BELSORP-MR1 cũng được ra đời.

– Năm 2018: thiết bị đo phân bố kích thước lỗ xốp và diện tích bề mặt riêng tự động sử dụng công nghệ hấp phụ khí vật lý model BELSORP-miniX ra đời.

Tìm hiểu thêm một số sản phẩm MicrotracBEL tại đây.