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沸石分子筛的吸附性能

公司新闻 60

沸石分子筛吸附可分为物理吸附和化学吸附,物理吸附主要是基于物质间相互作用力如范德华力在吸附剂表面凝聚,可以是单层吸附也可以是多层吸附,化学吸附是吸附质与吸附剂表面形成化学键力而吸附在沸石分子筛表面。影响沸石分子筛吸附能力的因素有沸石分子筛织构、吸附质物性、吸附条件等。

根据沸石分子筛孔道结构及孔径大小,吕双春等对不同类型沸石分子筛可以吸附的VOCs分子进行了总结,随着沸石分子筛孔径增加,沸石分子筛可吸附VOCs种类也随之增多。

采用模板剂法制得规整孔道结构、大比表面积的MCM-41和SBA-15介孔沸石分子筛,考察了沸石分子筛对甲苯、二甲苯、三甲苯的动态吸附性能。结果表明,SBA-15存在一定量的微孔,对甲苯具有良好的吸附性能,适合于吸附低浓度小分子VOCs,MCM-41只具有3 nm介孔,更适合吸附高浓度大分子VOCs,降低床层温度、增加VOCs浓度可提高介孔沸石分子筛的吸附性能。

沸石分子筛骨架中硅原子被铝原子替代时骨架带负电荷,需要骨架外的阳离子进行补偿,表现为对极性分子产生一定的亲和性,极性大的有机物分子容易被吸附;在水汽存在时,VOCs分子与水分子存在竞争吸附,因此提高沸石分子筛的硅铝比,使沸石分子筛表面由亲水向憎水转变,可有效降低水汽对VOCs吸附的影响。

考察了ZSM-5沸石分子筛吸脱附VOCs的性能,发现硅铝比影响沸石分子筛的疏水性及吸附甲苯性能,沸石分子筛硅铝质量比为300时单位面积甲苯分子吸附量最大,硅铝比增大脱附温度随之升高。沸石分子筛对VOCs的吸脱附性能与VOCs的物化性质密切相关,沸石分子筛对分子尺寸小于沸石分子筛孔道尺寸的VOCs具有较好的吸附效果,对于同类VOCs,分子量越大,沸点越高,极性越大,吸附量也越大,吸附强度也越大。

测定了蜂窝状高硅ZSM-5沸石分子筛对丙酮、丁酮的吸附性能,发现该沸石分子筛具有良好的疏水性能,对丁酮的吸附能力明显高于对丙酮的吸附能力,在低含量范围内,其饱和吸附量随着初始含量提高而增加,达到一定值后维持在一定水平不再增加,适合低含量的吸附净化。双组分吸附时存在竞争吸附作用,丁酮可以将已占据吸附位的丙酮置换出来,该沸石分子筛可用于丙酮和丁酮混合物的分离。

用蒙特卡罗模型模拟研究了水分子对不同极性VOCs在MFI型沸石分子筛上的吸附性能,结果表明,水分子在吸附位的聚集会降低沸石分子筛对VOCs的吸附性能,高硅铝比沸石分子筛更有利于VOCs分子的吸附。

通常可采用酸碱改性或引入金属或非金属离子对沸石分子筛进行改性,进而提高其吸附催化性能。韩海波等对HZSM-5进行碱改性,增加碱溶液含量可制备出具有较大孔容和比表面积的多级孔沸石分子筛,催化剂的活性和稳定性亦得到改善,经适宜碱度改性后HZSM-5对甲醇制芳烃收率由25.07%提高到32.22%,减少结焦,使用寿命由8d增加到了16d。贾未鸣等在Y型沸石分子筛中不同含量Ce,提高沸石分子筛的酸催化活性,改性后沸石分子筛孔隙结构更加发达。

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