蜂窩沸石分子篩中-分子篩吸附技術(shù)治理VOCs

分子篩不僅是一種催化材料，還具有良好的吸附分離功能，其在石油化工和環(huán)境化工等多個(gè)行業(yè)中都發(fā)揮著巨大作用。迄今為止，已知結(jié)構(gòu)的分子篩達(dá)213 種，且從組分元素與骨架結(jié)構(gòu)的多樣性來看，尚有很大的發(fā)展空間。報(bào)道的分子篩吸附劑主要包括A 型、X型、Y型、ZSM型分子篩。分子篩材料用于VOCs的分離凈化，有很大的應(yīng)用前景。

1.1 A型分子篩

在眾多沸石分子篩種類中，A型分子篩是比較常用的一種。其結(jié)構(gòu)與NaCl相似，屬于立方晶系。該類型分子篩的吸附能力和離子交換能力很強(qiáng)，常被作為干燥劑和吸附劑而廣泛應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥等領(lǐng)域。A型分子篩對不同VOCs吸附情況見表1。

其中，劉芝平等發(fā)現(xiàn) 3 種正構(gòu)烷烴在介孔 5A 沸石內(nèi)很大吸附量均大于各自在微孔 5A 內(nèi)的很大 吸附量。并進(jìn)一步驗(yàn)證了正構(gòu)烷烴在無粘結(jié)劑 5A 分子篩上的吸附與微孔擴(kuò)散有很大的影響，而在有 粘結(jié)劑 5A 分子篩上的吸附與打孔擴(kuò)散有直接聯(lián) 系。同時(shí)，在一定的溫度和壓力條件下對多碳鏈的 各種烷烴在 5A 沸石分子篩上的吸附和擴(kuò)散進(jìn)行了 考察，并用 Langmuir 模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，探究 不同種類多碳鏈的擴(kuò)散系數(shù)以及碳鏈數(shù)量與吸附熱 的關(guān)系。

Ruthven 等發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散活化能隨碳數(shù)的增加而增 長，初始吸附熱與碳數(shù)呈線性關(guān)系的規(guī)律。 

Carlos A 等研究了丙烯和丙烷在 323～423 K 溫 度范圍內(nèi)，在 5A 沸石分子篩內(nèi)的吸附和擴(kuò)散，并 得出相應(yīng)的吸附數(shù)據(jù)及平衡動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù) （見表 1）， 在 100 KPa 下，丙烯的吸附選擇性隨溫度的升高而 增加。

將 A 型沸石分子篩改性制備分子篩復(fù)合材料， 使得吸附性能得到改進(jìn)。改性后的復(fù)合材料對不同 極性的 VOCs 有著不同的吸附能力，極性越大，甲 苯、乙酸乙酯記憶丙酮的吸附能力也越強(qiáng)。 

張希望等制備了 A 型分子篩 / 活性碳纖維復(fù)合 材料，顯著改善了分子篩在活性炭纖維表面附著差 的問題，復(fù)合材料的比表面積、孔容及微孔孔容比 純分子篩都得到顯著提高，制備的復(fù)合材料展現(xiàn)出 對二氯甲烷極佳的吸附效果。 

綜上所述，A 型分子篩添加黏結(jié)劑后堵塞了部 分分子篩有效孔道，導(dǎo)致具有更低的吸附容量以及

更低的吸附熱，這主要是因?yàn)樘砑诱辰Y(jié)劑后，吸 附質(zhì)分子表現(xiàn)出了更強(qiáng)的吸附性；擴(kuò)散活化能、 初始吸附熱均與吸附質(zhì)分子的碳含量呈線性規(guī)律；A 型分子篩復(fù)合材料的制備，使其吸附性能得以 顯著提高。