沸石轉輪和活性炭對有機廢氣相對濕度的要求

 

沸石旋轉吸附濃縮和活性炭吸附濃縮已成為目前揮發(fā)性有機化合物有機廢氣處理市場的兩種主流處理技術。但活性炭的吸附凈化效率存在衰減快、易著火等安全隱患，沸石轉輪已逐漸被***內業(yè)主接受。

我們發(fā)現(xiàn)，在沸石轉輪的技術交流中，一般會考察業(yè)主廢氣的相對濕度，因為在沸石轉輪的選擇上，沸石轉輪廠商一般要求提供廢氣的相對濕度，因為相對濕度超過80%RH，沸石轉輪的凈化效率會******降低。因此，如果沸石轉輪工藝中廢氣的相對濕度超過80%RH，就需要增加濕度控制單元。

那么，活性炭需要廢氣的相對濕度嗎？不僅有，而且相對濕度要求比沸石轉輪低，活性炭對廢氣相對濕度的要求是60%。目前，活性炭吸附脫附設備中幾乎沒有濕度控制單元。

根據(jù)《疏水性沸石分子篩的***性及表面改性研究》一文，活性炭作為一種疏水性吸附材料，當相對濕度超過60%時開始吸水，而疏水性沸石在相對濕度達到80%時幾乎保持不吸水。

沸石疏水的原理分析；

常用的沸石分子篩是一種合成的不溶性鋁硅酸鹽，其晶體結構屬于立方系，由Si/O和Al/O四面體結構單元組成。其中硅原子或鋁原子構成四面體的中心，所有硅氧四面體和鋁氧四面體通過共享***點的氧原子連接成多環(huán)，多環(huán)相互連接形成固體的骨架。這種硅鋁酸鹽中硅氧比為1∶2，符合***簡單的二氧化硅公式。因為Al3+離子取代了晶格中的Si4+離子，晶格帶負電。為了平衡Al/O四面體的負電荷，晶格的空隙中必須有陽離子來補償電荷，而這些陽離子會成為極性點，使沸石分子篩具有親水性。合成沸石的吸濕能力強于硅膠，每升空氣中的水分含量小于10-4毫克。因此，為了提高沸石分子篩的疏水性，需要消除極性離子，即降低晶體中鋁的含量。疏水性沸石的晶體骨架中沒有鋁原子，只有硅和氧原子。硅與氧原子的鍵距為1.6，離子半徑分別為0.40和1.40，因此吸附微孔被氧原子包圍。這個Si -O -Si鍵中的氧原子不是堿性的，不形成氫鍵。因此，微孔表面是非極性的，表現(xiàn)出疏水性。