沸石转轮废气处理技术

 

1.沸石

是含碱土金属或碱金属的具有三维空间结构的硅铝酸盐晶体，分为天然沸石和人工沸石。天然沸石孔隙中充满大量的水分，加热时会沸腾而得其名。

人工合成沸石是以硅和含铝的盐为原料，经过水热合成大小与分子大小相当的材料，也称分子筛。沸石含量从30%--70%，吸附和脱附效率不等，使用寿命不等。效率最高的沸石转轮可达到40倍浓缩。

天然沸石制成的蜂窝沸石，沸石含有率很高，经特殊工艺加工而成，使得沸石的吸附浓缩性能更加卓越，特别是芳香族类有机物，吸附能力更强，并且在处理相对湿度较高的废气有明显优势，不会出现水分吸收量急剧增加情况。

 

1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。

2.沸石转轮

 

沸石转轮（Zeolite wheel）是一种用于吸附和分离气体分子的技术，主要基于沸石材料的特性。沸石是一种多孔固体材料，其结构具有微孔和介孔，可以有效地吸附和释放气体分子。

沸石转轮的工作原理基于沸石材料对不同气体分子的吸附性能。它包括一个轮子，上面涂覆着沸石材料，通常是硅铝酸盐。气体混合物通过轮子旋转时，沸石材料的微孔和介孔结构允许特定气体分子被吸附，而不吸附其他分子。随着轮子的旋转，不同的气体分子被吸附或释放，从而实现气体的分离或富集。这种技术常用于气体分离、气体纯化、气体富集以及气体储存等应用。

3.沸石转轮的技术特点：

（1）沸石材料的吸附特性：沸石是一种多孔固体材料，其结构包括微孔和介孔。这些孔道的尺寸和结构能够选择性地吸附特定大小和形状的气体分子。不同的沸石材料可以选择性吸附氧气、氮气、甲烷等不同气体成分。

（2）轮子的旋转：沸石转轮包括一个轮子，其表面涂覆了沸石材料。轮子被旋转，使沸石材料不断地进入气体流中，并随后退出。这个旋转过程可以周期性地改变沸石材料的位置，导致吸附和释放的交替。这是分离气体混合物的关键步骤。

（3）气体分子的选择性吸附和释放： 随着轮子的旋转，沸石材料选择性地吸附某种气体分子，而不吸附其他分子。这个选择性吸附的能力是因为沸石材料的孔道大小和化学性质与不同气体分子相互作用的结果。当轮子继续旋转时，吸附的气体分子随之释放，实现气体的分离或富集。

因此，沸石转轮技术的核心在于通过沸石材料的选择性吸附和释放能力，以及轮子的旋转运动来分离和富集气体成分。这个技术核心使其适用于各种气体分离和纯化应用。

 

 

4.技术优缺点：

（1）优点：

??高效性：沸石转轮能够高效地分离不同气体分子，具有较高的分离效率。

??可重复使用：沸石材料具有可再生性，因此沸石转轮可重复使用，减少废弃物。

??适应性广泛：适用于多种气体分离和富集应用，从天然气处理到医疗气体供应。

（2）缺点：

??能耗：轮子的旋转需要能量，这可能会导致一定的能耗。

??大规模应用成本较高：在大规模应用中，需要大型的设备，可能需要投资较多资金。

??需要周期性维护：沸石材料会随时间逐渐饱和，需要定期更换或再生，这会增加运营成本。

总的来说，沸石转轮技术在气体分离和富集方面具有广泛的应用，但其适用性和经济性取决于具体应用场景和要求。

5.应用场景： 

（1）空气分离： 用于从空气中提取氧气或氮气。在医疗氧气生成、制冷系统以及飞机上的氧气供应中有应用。

（2）天然气处理： 用于分离甲烷和其他碳氢化合物，以制备天然气或提取甲烷。

 

（3）氢气纯化： 用于从氢气混合物中分离纯氢，常见于燃料电池应用。

（4）空气干燥： 用于从湿空气中去除水蒸气，例如在工业干燥和气体储存中。

（5）气体分析： 用于分离和富集特定气体成分，以便进行气体分析和检测。

6.治理应用：

（1）广泛应用喷涂、印刷、半导体、液晶及化学等各种工序中。

（2）适用的VOCs：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、己烷、环己烷、MEK、MIBK、丙酮、乙酸乙酯、NMP、THF、甲醇、乙醇、丙醇-1C、丁醇及各种氯体系溶剂等。