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      RTO分子篩吸附法去除VOCs的研究進展

      Date:February 18, 2020 291

        
        RTO焚燒爐、RTO專業廠家吸附法是揮發性有機物( VOCs )對環境破壞的有效手段。 分子篩具有孔結構均勻、孔徑大小規律、比表面積大、熱穩定性好等特點,在VOCs治理領域受到廣泛關注。 綜述了a型、x型、y型、ZSM型分子篩吸附VOCs的研究進展,RTO簡要敘述了分析了沸石分子篩孔結構、硅鋁比、表面物理化學性質、VOCs種類、極性和親水性對沸石分子篩吸附性能影響較大的分子篩在工業應用中的實例,并簡述了今后分子篩吸附VOCs的
        引言
        揮發性有機化合物( VOCs )是一種有機化合物總稱,是指飽和蒸氣壓為常溫
        70 Pa、沸點常壓下為50~260℃的有機化合物對人類健康有很大的危害。 VOCs的種類有酮類、烴類、醇類、脂質等。 VOCs人的排放量主要來自有機溶劑的工業活動、燃料燃燒和交通運輸工程。 據統計,我國VOCs的排放量非常大,遠遠高于粉塵、二氧化硫等污染物的排放量。 目前,我國控制VOCs排放的技術還不成熟,存在很多問題,給VOCs排放控制帶來很大困難,不利于環境的管理和改善。 因此,開展VOCs治理研究刻不容緩。
        近年來,VOCs吸附劑的研究引起了許多學者的興趣。 有關該系統的報道多為活性炭和分子篩。 活性炭分子篩由于其再生困難、疏水性差、易燃等缺點,在工業中的應用效果不明顯。
        因此,為了提高VOCs的管理控制,開發新的吸附劑是很重要的。 沸石是具有晶體結構和規則孔徑的材料,具有均勻孔徑阻止一定以上大小的分子進入晶格、分子篩的功能。 其中,RTO疏水沸石具有良好的循環使用性、疏水性和熱穩定性等特點引人注目。
        基于1分子篩吸附技術的VOCs管理
        分子篩不僅具有催化材料,還具有良好的吸附分離功能,在石油化工、環境化工等眾多行業發揮著很大的作用。 迄今為止,結構的分子篩達到213種,從構成元素和骨架結構的多樣性可知,還有很大的發展空間。 報道的分子篩吸附劑主要為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。 其結構與NaCl相似,屬于立方晶系。 此類分子篩吸附能力強,離子交換能力強,作為干燥劑和吸附劑廣泛應用于化工、石油、醫藥等領域。 a型分子篩對不同VOCs的吸附情況如表1所示。
        其中,劉芝平等發現介孔5A沸石內3種正構烷烴的最大吸附量分別大于孔5A內的最大吸附量。 進一步驗證了正構烷烴在無粘合劑5A分子篩上的吸附和細孔擴散有很大影響,在粘合劑5A分子篩上的吸附和細孔擴散有直接關系。 同時考察了一定溫度和壓力條件下多碳鏈烷烴在5A沸石分子篩中的吸附和擴散,用Langmuir模型關聯數據,探討了不同類型多碳鏈的擴散系數與碳鏈數和吸附熱的關系.
        Ruthven等人發現擴散活化能隨碳原子數的增加而增加,焚燒爐初期吸附熱與碳原子數呈線性關系的規律。
        Carlos a等人研究了丙烯和丙烷在323~423 K的溫度范圍內在5A沸石分子篩內的吸附和擴散,得到了相應的吸附數據和平衡動力學數據(參照表1 ),在100 KPa下,丙烯的吸附選擇性隨溫度的上升而增加。
        改性a型沸石分子篩制備分子篩復合材料,改善吸附性能。 改性的復合材料對不同極性的VOCs具有不同的吸附能力,極性越大甲苯、乙酸乙酯對記憶丙酮的吸附能力越強。
        張望等人制備了a型分子篩/活性碳纖維復合材料,顯著改善了分子篩在活性碳纖維表面的附著差異,復合材料的比表面積、孔容積和孔容積顯著高于純分子篩,制備的復合材料對二氯甲烷的吸附效果良好。
        由此可知,在a型分子篩中添加粘接劑后,分子篩的有效細孔的一部分被堵塞,吸附容量更低
        更低的吸附熱,主要是因為添加粘接劑后,吸附質分子顯示出更強的吸附性的擴散活化能,初期吸附熱和吸附質分子的碳含量呈線性規律的a型分子篩復合材料的制備,顯著提高了吸附性能。
        1.2 X型分子篩
        x型沸石是一種細孔材料,不僅可以進行離子交換,還可以表達其催化劑和吸附功能。 x型沸石分子篩屬于等軸晶系,具有立方八面沸石結構( fault ),其硅骨架和鋁氧骨架結構與天然八面沸石相同。
        x型沸石吸附不同VOCs的情況如表2所示。
        對不同類型的分子篩進行比較實驗,可清晰直觀地得到吸附性能最佳的分子篩。
        王國慶等人比較了吸附甲醛時顯示強吸附能力的是10X沸石,沸石的孔徑和沸石骨架中的陽離子能夠有效地增強甲醛的吸附能力。
        Ki- joong kim等人在25 ℃的室溫下吸附了絲狀沸石和八面沸石的多種分子篩的比較,八面沸石的吸附量優于絲狀沸石,VOCs的吸附量與介孔體積呈正相關。 對于某些分子篩,通過單因子實驗可以得到其最佳吸附條件。
        x型分子篩與其他材料制備的新型復合材料一樣具有良好的吸附能力。
        at先生制備TiO2 - X沸石多孔玻璃復合材料的結果表明,吸附丙胺時( 3×10-)4與僅TiO2被復層玻璃相比,復合x型沸石后的沸石具有較高的比表面積,丙胺吸附率增加了30%。 此外,改性分子篩還可以改變分子篩的吸附能力。 改性x型分子篩吸附VOCs的情況如表3所示。
        Oumaima等人發現,改良后的材料吸附在丙酮、1-x丙醇上的量增加,結構上,改良后的13X分子篩具有高比表面積和大氣孔,吸附量不僅與吸附材料的結構參數有關,還與各有機分子的配置和極化率有關。
        孫劍平利用水溶液離子交換法對13X沸石分子進行了Ca2交換改性。 改性后的CaX分子篩內的Ca2負載比大于13X分子篩內的Na負載比,能產生更強的電場,極化作用強,甲醛分子的羥基極性基團容易極化,因此甲醛吸附能力更強。
        1.3 Y型分子篩
        由于y型分子篩具有良好的離子交換性能和強穩定性,受到人們的重視,對其吸附性能的研究力度逐漸增大。
        以不同沸石分子篩和活性炭為實驗對象,以滲透時間、吸附量為參考量,通過觀察不同吸附劑的吸附能力,探討了VOCs在不同吸氣濃度和空速下對應的不同吸附性能。
        實驗驗證了周春NaY對甲苯的吸附能力最強,幾乎等同于AC的吸附能力。
        王稚真等人也進行了實驗,同樣驗證了NaY的吸附能力強,但由于NaY分子篩疏水性差,環境濕度為50%時,吸附性能非常低。 y型分子篩的親水性阻礙了進一步工業化的進程。 通常,工業排放的廢氣具有很高的濕度,因此在探索分子篩對VOCs的吸附性能的實驗中,相對濕度的條件是必不可少的。
        周瑛等人通過控制三路氣體流量的比例,控制濃度和相對濕度,考察了苯與水在y分子篩表面的競爭吸附。
        呂時峰等人通過高溫水熱法獲得超穩定y型分子篩,將其放入固定床反應器中,觀察并記錄在一定期間內對甲苯的吸附情況,進行比較后發現,低硅酸NaY分子篩表面吸附的有機分子出現被水分子置換的現象,硅酸鋁比增大,吸附性能提高。
        1.4 ZSM型分子篩
        ZSM- 5分子篩的疏水性和水熱穩定性普遍較高,具有良好的離子交換性能,因此很受VOCs去除的歡迎。
        根據相關工藝條件,考察了氣流濕度、VOCs初始濃度、氣流比速度等因素對ZSM型分子篩吸附的影響。
        郭昊干等人通過實驗發現,ZSM- 5分子篩在25 ℃下的吸附性能最好,吸附量為4.26 mg/g。
        經過離子交換,改變硅鋁比的新分子篩,吸附性能和疏水性能發生變化。
        區勇義等人將陽離子交換后的H- ZSM- 5分子篩與Na- ZSM- 5分子篩進行比較,發現孔徑的大小不是引起兩種分子篩的吸附量差異的主要原因,而是孔容積的大小是決定吸附量的主要原因,將Na- ZSM- 5分子篩(硅鋁比300 )作為最佳分子篩

      文章來源:中國RTO設備網

      文章標題:RTO分子篩吸附法去除VOCs的研究進展

      文本地址:http://www.magicbcas.com/gsdt/1834.html

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