分子筛(shāi)吸附(fù)

概述(shù):是分子筛是一种硅铝酸(suān)盐,主要由硅铝通(tōng)过氧(yǎng)桥(qiáo)连接(jiē)组(zǔ)成空旷(kuàng)的(de)骨架(jià)结构,在(zài)结构中(zhōng)有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内(nèi)表面积(jī)很大的空穴。此外还含(hán)有电价较低而离(lí)子(zǐ)半径较大的金属离子和化(huà)合态的水。由于水分子在加热后连续(xù)地失(shī)去,但晶体骨架结构不变,形成(chéng)了许多(duō)大小相同的空腔,空(kōng)腔(qiāng)又(yòu)有(yǒu)许(xǔ)多直径相(xiàng)同的微孔相连,比孔道直(zhí)径小的物质分子吸附(fù)在空腔内部,而(ér)把比孔(kǒng)道大得(dé)分子排(pái)斥(chì)在外,从而使不同(tóng)大小形状的分(fèn)子分开,直(zhí)到筛分分子的作用,因而称作分子筛。

分子筛主(zhǔ)要用于各种气体、液体的深(shēn)度干燥(zào),气体、液(yè)体的分(fèn)离和提纯,催化剂载体(tǐ)等

是(shì)指具有均匀的微(wēi)孔,其孔径与一般分子大小(xiǎo)相当(dāng)的(de)一(yī)类物质。分子筛的应(yīng)用(yòng)非常广泛(fàn),可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂(jì)、离(lí)子交换剂等(děng),但是使(shǐ)用化学原料(liào)合(hé)成分子筛的成本(běn)很高。常用分(fèn)子筛为结(jié)晶态的硅酸盐或硅铝酸盐(yán),是(shì)由硅氧四面体或铝(lǚ)氧四面体通(tōng)过(guò)氧桥键相连而形(xíng)成分子尺寸大小(xiǎo)(通(tōng)常为0.3~2 nm)的孔道和空腔体系,因吸附分子大小和形状不(bú)同(tóng)而具有筛(shāi)分大小不(bú)同的流体分子的能力。

作用:可以(yǐ)区(qū)分(fèn)粒径不同的分子以及吸附不饱和分子和极性分子。

工作原理:

首吸附(fù)功(gōng)能:分子(zǐ)筛对物质(zhì)的(de)吸附来源于物理吸(xī)附(范德(dé)华(huá)力),其晶体孔(kǒng)穴内部有很(hěn)强的极性和(hé)库仑场,对极性分子(如水)和不(bú)饱和(hé)分子表现出强烈的吸(xī)附能力。筛分(fèn)功能(néng):分子(zǐ)筛的孔径分(fèn)布非常均一,只有分子直径(jìng)小于(yú)孔穴(xué)直径的物质(zhì)才可能进入分子(zǐ)筛(shāi)的晶穴内部。通过吸附(fù)的优(yōu)先顺序和尺寸大小(xiǎo)来区分不(bú)同物质的分子,所以被形象的称为“分子(zǐ)筛”。

 

结(jié)构:

由此构成的蛋白多糖(táng)聚合体(tǐ)曲折盘绕,形成多微孔的(de)筛状结构(gòu),称为分子筛。分子筛只允许小于(yú)其微孔的物质通过,对大于其微孔的大(dà)分子物质(zhì)、细(xì)菌等则具有屏(píng)障作用。使基质成为限制(zhì)细菌等有(yǒu)害物质扩散的防御屏障。

 

沸石(shí)分子(zǐ)筛(shāi)的应用类型

沸石分子筛在VOCs治理中,主要以盘式(shì)转轮、筒式转轮和(hé)固定床(chuáng)分子筛的形式进行应(yīng)用。

1)盘式转轮

盘式沸石转轮结(jié)构分(fèn)区为吸附区、再生区及冷却区三个部分,一般都(dōu)是按10:1:1的(de)分区(qū)比例。

吸附区:废气(qì)迎风面,一(yī)般风速控制在2-4Nm/s,净(jìng)化(huà)效(xiào)率一般在90-97%,净化气进(jìn)入烟囱(cōng)。

冷却区:一般采用制程气进(jìn)行(háng)冷却,一(yī)方面降低了冷却区(qū)沸石的温度(dù),使得其具有吸附性,另外也顺(shùn)利实现了热能回收。

脱附区(qū):将经过热回收的气体,再进行加热温度到200℃左右,进入脱附区进行冷却。脱附再生的(de)风量一般是进(jìn)气(qì)的(de)10-20倍(bèi)。当进行高(gāo)温(wēn)再生,最(zuì)高温度可达到300℃左右,需(xū)要在设计时选择高(gāo)温再生型转轮。

2)筒式转(zhuǎn)轮

筒式沸石(shí)转轮除了材(cái)料加工上的差(chà)异,从结构上(shàng)和盘式有很大的区别,利用模块化沸石材(cái)料(liào)填(tián)充成筒状(zhuàng)结构,来实现VOCs的吸附浓缩。结构分区上没(méi)有了盘式的冷(lěng)却区(qū),当浓(nóng)缩倍率一样的话(huà),其脱附(fù)能耗高于盘式转轮。筒式转轮的浓(nóng)缩倍率最(zuì)高可以做到50倍,浓缩倍(bèi)率(lǜ)越高其(qí)搭配的燃烧(shāo)装置或其他就规格越小,其模块化(huà)沸石便(biàn)于安装(zhuāng)和维护也是设备的一大特点。

3)固定床沸石分子筛

不论筒式(shì)转(zhuǎn)轮或(huò)盘(pán)式转轮(lún),其应用(yòng)场(chǎng)景都要(yào)求工况具(jù)有连续性(xìng)。因此在固(gù)定床(chuáng)活性炭(tàn)发(fā)展(zhǎn)的基础上,通过改变(biàn)吸(xī)附材料,形成了固定(dìng)床(chuáng)的蜂窝沸石分(fèn)子筛吸附床。

由于沸石分子(zǐ)筛的特性,其动态吸附容量远小于活(huó)性炭(tàn),且(qiě)脱附温度高(gāo)(250℃左右)。采用固定床系统(tǒng)对阀门的气密性、固定床的(de)保(bǎo)温、脱附温升的控制等方面(miàn)都加(jiā)大了(le)系统复杂(zá)。固定床沸石(shí)系统的应用,还需要(yào)积累经验和优化难点解决方案(àn)。

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