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閱讀：66發(fā)布時(shí)間：2023-8-16
一、沸石簡述
沸石是沸石族礦物的總稱，是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦石。通常自然界存在的結(jié)晶型硅鋁酸鹽稱為沸石，人工合成的稱為分子篩。沸石具有吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能，因此被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑，也可用于氣體的干燥、凈化和污水處理等方面。本文簡單為大家介紹沸石分子篩吸附原理及特點(diǎn)。
二、沸石分子篩吸附原理
沸石分子篩的吸附是一種物理變化過程。產(chǎn)生吸附的原因主要是分子引力作用在固體表面產(chǎn)生的一種“表面力”，當(dāng)流體流過時(shí)，流體中的一些分子由于做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞到吸附劑表面，在表面產(chǎn)生分子濃聚，使流體中的這種分子數(shù)目減少，達(dá)到分離、清除的目的。由于吸附不發(fā)生化學(xué)變化，只要設(shè)法將濃聚在表面的分子趕跑，沸石分子篩就又具有吸附能力，這一過程是吸附的逆過程，叫解析或再生。由于沸石分子篩孔徑均勻，只有當(dāng)分子動(dòng)力學(xué)直徑小于沸石分子篩孔徑時(shí)才能很容易進(jìn)入晶穴內(nèi)部而被吸附，所以沸石分子篩對(duì)于氣體和液體分子就猶如篩子一樣，根據(jù)分子的大小來決定是否被吸附。由于沸石分子篩晶穴內(nèi)還有著較強(qiáng)的極性，能與含極性基團(tuán)的分子在沸石分子篩表面發(fā)生強(qiáng)的作用，或是通過誘導(dǎo)使可極化的分子極化從而產(chǎn)生強(qiáng)吸附。這種極性或易極化的分子易被極性沸石分子篩吸附的特性體現(xiàn)出沸石分子篩的又一種吸附選擇性。
三、沸石分子篩特點(diǎn)
沸石分子篩吸附是利用物理吸附，將VOCs吸附到分子篩內(nèi)部，再通過升高溫度使得VOCs逸出，完成吸附和脫附的全過程。沸石分子篩的吸附主要是選擇形吸附，利用吸附質(zhì)的分子形狀和大小，以及分子極性和不飽和度來進(jìn)行選擇吸。
1.選擇性吸附
選擇吸附通過對(duì)二氧化硅和氧化鋁極有規(guī)律的連接，形成的沸石分子篩的微孔具有均勻性，使得其吸附具有選擇性。雖然沸石分子篩沒有活性炭或硅膠、樹脂的吸附物質(zhì)的種類廣泛，但是目標(biāo)污染物的吸附效率大大提高。
2.沸石分子篩特性
種類繁多沸石分子篩通過硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成的分子尺寸大?。ㄍǔ?.3nm至2.0 nm）的孔道和空腔體系，從而具有篩分分子的特性。氧環(huán)通過氧橋連結(jié)，形成具有三維空間的多面體，多面體有中空的籠，籠狀結(jié)構(gòu)是分子篩的骨架結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的籠再通過氧橋相互聯(lián)結(jié)形成各種不同結(jié)構(gòu)的分子篩。如A型、ZSM-5等。
3.調(diào)節(jié)吸附能力
分子篩性能可優(yōu)化改變二氧化硅和氧化鋁的比例，可以調(diào)節(jié)分子篩的吸附能力。高硅沸石分子篩顯著改變其疏水性，同時(shí)也改變了其耐溫性。實(shí)現(xiàn)了對(duì)VOCs工況的適應(yīng)性擴(kuò)展。減小高濕環(huán)境以及環(huán)境溫度變化對(duì)吸附濃縮效果的影響。
在沸石晶體的構(gòu)造中存在離子（鈉、鉀、鈣等），通過陽離子的交換，可以改變孔徑，從而實(shí)現(xiàn)更高效的吸附目標(biāo)污染物。
4.安全性
安全性還有就是沸石材料本身是不燃物質(zhì)，在應(yīng)用的安全性上更有保障。
四、沸石轉(zhuǎn)輪應(yīng)用的常見組合工藝
針對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪的應(yīng)用，常見的組合工藝有沸石轉(zhuǎn)輪+燃燒系統(tǒng)（TO/RTO/CO/RCO)，沸石轉(zhuǎn)輪+活性炭固定床吸附+冷凝、沸石轉(zhuǎn)輪+冷凝等。
盡管目前沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)已經(jīng)稱為的高效的吸附濃縮技術(shù)，也不得不承認(rèn)其本身具備一定的局限性。比如廢氣的組分復(fù)雜，很多工況難以明細(xì)其廢氣的真實(shí)濃度、組分或其濃度、組分具有變化性，沸石的應(yīng)變能力就捉襟見肘。
沒有的設(shè)備或工藝，適合的才是。針對(duì)大風(fēng)量、低濃度，連續(xù)工況，常規(guī)VOCs，轉(zhuǎn)輪的吸附濃縮是較佳的工藝選擇。隨著沸石分子篩、活性炭纖維、樹脂等吸附材料的研究與發(fā)展，未來市場的VOCs治理工藝更加繁多，優(yōu)化出合適工況的組合工藝，從投資和運(yùn)行以及安全綜合解決末端VOCs治理問題。
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