可重复利用VOCs废气处理物质-沸石分子筛

可重复利用VOCs废气处理物质-沸石分子筛

前言

  在沸石分子筛出现之前，VOCs低浓度废气主要用UV光解+活性炭吸附装置，活性炭具有易燃，处理效率低，产生固废量大、性能衰减快等特点，活性炭废气目前已无法满足市场要求，部分地区已明文规定禁止单独使用活性炭装置，而沸石分子筛具有可重复利用，处理效率好，不易燃烧等特点，在后期势必会大范围应用。

一、沸石分子筛

      沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为:Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。M代表阳离子，m表示其价态数，z表示水合数，x和y是整数。沸石分子筛活化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构，孔径为3~10?。分子筛晶体中有许多一定大小的空穴，空穴之间有许多同直径的孔(也称"窗口")相连。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛。

 

二、沸石分子筛的吸附原理   

    分子引力作用在固体外表发生的一种“外表力”，当流体流过期，流体中的一些分子因为做不规则运动而碰撞到吸附剂外表，在外表发生分子浓聚，使流体中的这种分子数目削减，到达分离、铲除的意图。分子筛和活性氧化铝调配使用在吸附式干燥机作用更佳。

 

三、沸石分子筛的物理性质

1.形态:白色晶体粉末

2.外观:约几个微米到十几个微米

3.尺寸:有一定的颗粒尺寸分布颜色:合成沸石中的碱金属或碱土金属被过渡金属离子交换后沸石的颜色随水合度而变化，因为这些离子的颜色变化取决于它们处于何种水合状态

4.均匀性:一克沸石约含 1012 个晶粒，各个晶粒的组成并不完全致，但对粉末样品，可以认为是均匀的，所得的性质数据是整个样品的平均值

5.热膨胀:沸石的热膨胀系数比较小，约 6.9x10^-6

6.硬度:沸石的硬度在 4~5 之间(莫氏硬度)

7.比热:沸石的比热约为0.2 cal/gC

8.密度:表观密度:沸石的表观密度约为1.9~2.3 g/cc

9.热稳定性:沸石的热稳定性与沸石的类型和硅铝比有很大关系，大致范围在500~1000℃

10.孔体积:沸石的晶穴体积约占总体积的40~50%，孔体积约 0.1~0.3 cc/g·

11.空体积分数:各种已知结构的沸石的骨架密度数值可以与空体积分数用直线相关联，基于这种关系可以预测未知沸石的结构

 

 12.表面积:沸石具有很大的表面积，且主要是内表面积，外表面积仅占总表面积约1%左右；

四、沸石分子筛的化学性质

1.脱水:

（1）部分脱水:吸附水，可逆，骨架不发生变化

（2）完全脱水:结构水，不可逆，骨架发生变化或遭到破坏

研究方法:热失重法(TGA)，微分热分析法(DTA)

    下图为典型X沸石和Y沸石的差热分析曲线X型沸石的脱水吸热峰比Y型沸石高出约40°C

改变Sio2/Al203比例对沸石性能的影响，提高沸石中SiO2/Al2O3的比例，增加耐酸性，提高热稳定性，增加疏水性，降低对极性吸附物的亲和性降低阳离子含量，增加孔隙体积，提高沸石中SiO2/Al2O3的比例，增加亲水性，提高阳离子交换性能。

2.与强酸反应:

        Si/Al<1.5:沸石分解成硅铝溶胶

       1.5

       Si/Al>10:沸石不分解，但阳离子可被H或水合氢离子H,O+ 取代

3.与强碱反应:

      在强碱中，处于介稳状态的沸石相也会发生晶相转变形成更稳定的相态。

五、沸石分子筛的型号

 

      沸石分子筛的型号不同，其化学组成，沸石分子筛的孔径，硅铝比不同，那么我们就可以根据VOCs物质的不同来选择相应的沸石分子筛型号；沸石分子筛的孔径越大，拦截的VOCs物质种类的范围就越大；

六、沸石分子筛的重要比对参数

(1)  颗粒度：分子筛吸附剂制造的微球的外观，颗粒度规划把持在上下限之间，大于95%上、下限及上限均不能超过5%。

(2)  抗压强度：因为运用微球的工况条件大可能是压力差较大，假设抗压强度不相符恳求，极易形成分子筛的破损，除了影响使用寿命外，还可能使配备管道拥塞形成严峻作用。

(3)  堆积密度：分子筛吸附剂的堆积密度与抗压强度根本上呈正比，在吸附容量不变的情形下，堆积密度越大越好。

(4)  装含水量：包装含水量越小，也就是标明微球在储存和运送进程中的预吸附越少。