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(jī)廢氣處理***域中一種成熟實(shí)用的工藝。采用吸附-脫附-冷卻三個(gè)連續(xù)程序，同時(shí)吸附和脫附。沸石轉(zhuǎn)輪吸附、收集、壓縮和增加有機(jī)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(jìn)行無(wú)焰燃燒。達(dá)到凈化有機(jī)廢氣的目的。沸石轉(zhuǎn)輪+RCO設(shè)備主要由廢氣預(yù)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(dòng)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(jī)廢氣(即VOCs廢氣)。我們來(lái)看看能實(shí)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(yán)重影響了自然環(huán)境和人體健康，造成臭氧層破壞、光化學(xué)煙霧等一系列環(huán)境問(wèn)題。揮發(fā)性有機(jī)物的可控處理已成為社會(huì)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)，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(rèn)為是比較有效的兩種方法。
VOCs分子的動(dòng)力學(xué)直徑一般小于1nm。當(dāng)吸附劑的孔徑與VOCs分子的動(dòng)力學(xué)直徑相匹配時(shí)，被吸附的有機(jī)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?；钚蕴勘缺砻娣e***，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(fù)合制備的沸石基負(fù)載型催化劑也是處理VOCs的一種重要方法。近年來(lái)，***內(nèi)外對(duì)沸石分子篩的制備、性能和應(yīng)用進(jìn)行了***量的研究。本文將詳細(xì)綜述不同沸石分子篩對(duì)多種揮發(fā)性有機(jī)污染物的吸附和去除以及沸石基負(fù)載型催化劑催化氧化的研究進(jìn)展，并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行展望。
沸石吸附劑的影響；
沸石分子篩對(duì)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(jì)算了FAU和MF ⅰ沸石對(duì)丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等小分子VOCs的吸附***性，證實(shí)“超籠”結(jié)構(gòu)有利于FAU沸石對(duì)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(duì)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(shí)MFI結(jié)構(gòu)ZSM-5沸石對(duì)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(duì)甲苯的吸附性能，發(fā)現(xiàn)微孔含量對(duì)甲苯的吸附有很***影響，微孔含量越多的NaY沸石對(duì)甲苯的吸附容量越***。納瓦羅研究小組證實(shí)，Beta、ZSM-5和絲光沸石三種微孔沸石對(duì)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(yáng)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(gè)重要參數(shù)，對(duì)沸石的吸附性能有很***影響。一般來(lái)說(shuō)，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(jī)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(jī)分子的有效位點(diǎn)增加。在濕空氣中，超穩(wěn)Y沸石(USY沸石)對(duì)甲苯、苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸乙酯等揮發(fā)性有機(jī)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(duì)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(qiáng)，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(duì)丙酮和丁酮的吸附性能，證實(shí)了高硅鋁比的ZSM-5具有***異的疏水性，環(huán)境濕度對(duì)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(jī)污染物。
分子篩吸附濃縮轉(zhuǎn)輪的***點(diǎn)
但在干燥的空氣條件下，水分子對(duì)沸石分子篩的有效吸附位點(diǎn)沒(méi)有影響，脫鋁處理可能導(dǎo)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(duì)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(duì)己烷的吸附***性，證實(shí)了低硅鋁比的NaY和HY對(duì)己烷的吸附能力較高，而經(jīng)過(guò)脫鋁處理的高硅鋁比沸石對(duì)己烷的吸附能力較低。
通過(guò)平衡陽(yáng)離子交換和摻雜對(duì)沸石進(jìn)行改性，可以調(diào)節(jié)沸石的電場(chǎng)、孔結(jié)構(gòu)和表面理化性質(zhì)，進(jìn)而影響沸石的吸附***性。Scra等人研究了Cs摻雜對(duì)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(diǎn)與C=C有很強(qiáng)的相互作用，可以顯著增強(qiáng)甲苯與沸石之間的吸附力。cs摻雜量較低(2%)的Csnamor對(duì)甲烷有較***的吸附性能。劉等研究了鉑對(duì)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(xué)鍵，以增強(qiáng)NaY對(duì)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(duì)VOCs的吸附性能也有一定的影響。朱等用堿和氟化物對(duì)全硅Beta沸石進(jìn)行表面改性，研究了改性沸石在干濕環(huán)境下對(duì)不同揮發(fā)性有機(jī)物分子的吸附性能。試驗(yàn)表明，***孔容、疏水表面的沸石對(duì)不同的VOCs分子有較***的吸附能力，而水分子會(huì)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(duì)NaY分子篩進(jìn)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(duì)濕度=80%)，甲烷的吸附量增加，三甲基氯硅烷(TMCS)改性NaY沸石對(duì)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(duì)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(tái)德酸位，對(duì)不同的芳烴有較***的吸附性能。
Alejandro等人證實(shí)，沸石表面的布朗斯***酸位點(diǎn)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(diǎn)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(guò)水熱處理后會(huì)變?yōu)椴祭仕古_(tái)德酸位，形成新的OH基團(tuán)，有利于丁二烯的吸附。
綜上所述，沸石分子篩對(duì)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(yáng)離子和表面***性。
