沸石分子篩-沸石轉(zhuǎn)輪+RCO催化燃燒設(shè)備凈化VOCs廢氣
沸石轉(zhuǎn)輪+RCO催化燃燒設(shè)備是我***有機廢氣處理***域中一種成熟實用的工藝。采用吸附-脫附-冷卻三個連續(xù)程序，同時吸附和脫附。沸石轉(zhuǎn)輪吸附、收集、壓縮和增加有機廢氣的濃度，然后從沸石轉(zhuǎn)輪中脫附高濃度廢氣分子，并將其送入催化氧化爐(一氧化碳爐)進行無焰燃燒。達到凈化有機廢氣的目的。沸石轉(zhuǎn)輪+RCO設(shè)備主要由廢氣預處理系統(tǒng)、沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮系統(tǒng)、脫附系統(tǒng)、催化燃燒系統(tǒng)、冷卻干燥系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。
沸石轉(zhuǎn)輪+RCO催化燃燒設(shè)備
其中，沸石轉(zhuǎn)輪作為一種將沸石吸附材料制成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪設(shè)備，是企業(yè)廢氣處理的關(guān)鍵設(shè)備。使用沸石轉(zhuǎn)輪可以有效凈化揮發(fā)性有機廢氣(即VOCs廢氣)。我們來看看能實現(xiàn)VOCs超凈化的秘密武器。
石化、橡膠、印刷行業(yè)排放的烷烴、芳香烴、醛、酮、酸、酯、醇、氯代烴等VOCs(VOCs)嚴重影響了自然環(huán)境和人體健康，造成臭氧層破壞、光化學煙霧等一系列環(huán)境問題。揮發(fā)性有機物的可控處理已成為社會廣泛關(guān)注的焦點，其處理方法主要包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法、等離子體分解法、催化氧化法、直接燃燒法及生物降解法等，其中吸附法和催化氧化法被認為是比較有效的兩種方法。
VOCs分子的動力學直徑一般小于1nm。當吸附劑的孔徑與VOCs分子的動力學直徑相匹配時，被吸附的有機分子不易逃逸。常用的微孔吸附材料主要有活性炭和沸石分子篩。活性炭比表面積***，性能***，但熱穩(wěn)定性差，易燃燒，難以脫附VOCs。沸石分子篩具有豐富的微孔、較***的比表面積和***異的熱穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于VOCs吸附***域。另外，沸石分子篩本身含有較多的酸位，具有一定的催化活性，非常適合作為催化劑載體材料。將沸石與活性組分復合制備的沸石基負載型催化劑也是處理VOCs的一種重要方法。近年來，***內(nèi)外對沸石分子篩的制備、性能和應(yīng)用進行了***量的研究。本文將詳細綜述不同沸石分子篩對多種揮發(fā)性有機污染物的吸附和去除以及沸石基負載型催化劑催化氧化的研究進展，并對未來的研究方向進行展望。
沸石吸附劑的影響；
沸石分子篩對VOCs分子的吸附性能主要取決于其內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)。不同的沸石分子篩具有不同的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，其吸附***性有顯著差異。Brody等人發(fā)現(xiàn)，與ZSM-5沸石和絲光沸石MOR相比，具有***孔徑和“超籠”結(jié)構(gòu)的FAU沸石更容易吸附甲苯分子。Calero等人計算了FAU和MF ⅰ沸石對丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等小分子VOCs的吸附***性，證實“超籠”結(jié)構(gòu)有利于FAU沸石對不同VOCs分子的吸附，且吸附量較***。然而，孔徑較小的MF ⅰ沸石對這些小分子VOCs有較***的吸附能力，在較低的壓力下(<102Pa)，MF型沸石仍具有***異吸附***性。Ji等聞也證實MFI結(jié)構(gòu)ZSM-5沸石對小分子丙酮具有***異吸附作用。
張等研究了不同多孔材料NaY、SBA-15、MCM-41和SiO2對甲苯的吸附性能，發(fā)現(xiàn)微孔含量對甲苯的吸附有很***影響，微孔含量越多的NaY沸石對甲苯的吸附容量越***。納瓦羅研究小組證實，Beta、ZSM-5和絲光沸石三種微孔沸石對丙烯的吸附是朗繆爾吸附，但Beta的量較***。分析表明，一方面孔徑、微孔體積和比表面積較***，另一方面由于其骨架A1和平衡陽離子，表面酸性較高。
分子篩籠形的不同結(jié)構(gòu)
硅鋁比是沸石分子篩的一個重要參數(shù)，對沸石的吸附性能有很***影響。一般來說，隨著硅鋁比的增加，沸石的疏水性增加，有利于水蒸氣環(huán)境中有機分子的吸附。8yu等人采用水熱法制備了高硅鋁比(6.77)的改性13X沸石(M-13X)，發(fā)現(xiàn)M-13X的疏水性增加，水蒸氣條件下甲苯的吸附量顯著增加。
呂漢峰等人還發(fā)現(xiàn)，隨著高溫水熱脫鋁，沸石的疏水性增加，分子篩表面吸附有機分子的有效位點增加。在濕空氣中，超穩(wěn)Y沸石(USY沸石)對甲苯、苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸乙酯等揮發(fā)性有機物的吸附量較***，ZSM-5沸石的硅鋁比范圍較寬。黃海鳳等人發(fā)現(xiàn)，隨著艾思比的增加，ZSM-5沸石分子篩對甲苯的疏水性和吸附能力也有所提高，ZSM-5與甲苯分子的相互作用力增強，次甲基的脫附溫度升高。此外，杜娟等人研究了高硅鋁比蜂窩狀ZSM-5分子篩對丙酮和丁酮的吸附性能，證實了高硅鋁比的ZSM-5具有***異的疏水性，環(huán)境濕度對其吸附性能影響不***。蜂窩ZSM-5可用于在高濕度條件下吸附和凈化有機污染物。
分子篩吸附濃縮轉(zhuǎn)輪的***點
但在干燥的空氣條件下，水分子對沸石分子篩的有效吸附位點沒有影響，脫鋁處理可能導致沸石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的坍塌、堵塞和變形，從而影響沸石對VOCs的吸附性能。尼加爾等人研究了不同硅鋁比的Y沸石在干燥空氣條件下對己烷的吸附***性，證實了低硅鋁比的NaY和HY對己烷的吸附能力較高，而經(jīng)過脫鋁處理的高硅鋁比沸石對己烷的吸附能力較低。
通過平衡陽離子交換和摻雜對沸石進行改性，可以調(diào)節(jié)沸石的電場、孔結(jié)構(gòu)和表面理化性質(zhì)，進而影響沸石的吸附***性。Scra等人研究了Cs摻雜對MOR沸石吸附甲苯的影響，發(fā)現(xiàn)***部分Cs以Cs2O顆粒的形式存在于沸石表面，部分MOR沸石的孔隙被堵塞，比表面積和微孔體積減小。而Cs2O的堿性位點與C=C有很強的相互作用，可以顯著增強甲苯與沸石之間的吸附力。cs摻雜量較低(2%)的Csnamor對甲烷有較***的吸附性能。劉等研究了鉑對NaY沸石吸附乙醇的影響。發(fā)現(xiàn)鉑簇可以與乙醇形成化學鍵，以增強NaY對乙醇的選擇性吸附。
理化性質(zhì)(親水性、酸堿性等。)的沸石表面對VOCs的吸附性能也有一定的影響。朱等用堿和氟化物對全硅Beta沸石進行表面改性，研究了改性沸石在干濕環(huán)境下對不同揮發(fā)性有機物分子的吸附性能。試驗表明，***孔容、疏水表面的沸石對不同的VOCs分子有較***的吸附能力，而水分子會明顯削弱不同β沸石的吸附性能。而疏水性β-F的吸附性能受水蒸氣影響較小。張媛媛等人采用表面硅烷化改性方法對NaY分子篩進行疏水改性，發(fā)現(xiàn)改性后的NaY具有明顯改善的耐濕性。在高濕度條件下(相對濕度=80%)，甲烷的吸附量增加，三甲基氯硅烷(TMCS)改性NaY沸石對甲苯的吸附量增加78%。沸石表面的酸堿度也影響不同OCs分子的吸附。Aziz等人比較了不同的ZSM5沸石對芳烴的吸附性能，發(fā)現(xiàn)HZSM-5沸石表面總酸度較高，尤其是布朗斯臺德酸位，對不同的芳烴有較***的吸附性能。
Alejandro等人證實，沸石表面的布朗斯***酸位點可以與苯、甲苯、二甲苯等弱堿性芳烴相互作用，路易斯酸位點也可以與這些弱堿性芳烴形成路易斯酸堿加合物。另外，Baur等人發(fā)現(xiàn)NaX沸石表面的路易斯酸位經(jīng)過水熱處理后會變?yōu)椴祭仕古_德酸位，形成新的OH基團，有利于丁二烯的吸附。
綜上所述，沸石分子篩對VOCs分子的吸附是多種影響因素共同作用的結(jié)果，如孔結(jié)構(gòu)、硅鋁比、平衡陽離子和表面***性。
