分子筛吸(xī)附(fù)

概述:是分子筛是一种硅(guī)铝酸盐(yán),主要由硅铝通过氧桥(qiáo)连接组成空旷(kuàng)的骨架(jià)结构,在结构中有很多孔径均(jun1)匀的孔道(dào)和排(pái)列(liè)整(zhěng)齐(qí)、内表面积很大(dà)的(de)空穴。此外还含有(yǒu)电价较低而离(lí)子半径较大(dà)的金(jīn)属离(lí)子和化(huà)合态的水。由于水分子在加热后连续地(dì)失去,但(dàn)晶体骨架结构不变,形成了许多大小相(xiàng)同的空腔,空腔(qiāng)又有许多直(zhí)径相同的微孔相(xiàng)连,比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部,而把比孔(kǒng)道(dào)大得分子(zǐ)排斥在外,从而(ér)使不同大小形状的分子分开,直(zhí)到筛(shāi)分分(fèn)子的作用,因(yīn)而称作分子筛。

分子筛主要用(yòng)于各种气体、液体的深度干燥,气体、液体的分(fèn)离和提纯,催化剂载体等

是指具有均(jun1)匀(yún)的微孔(kǒng),其孔径与一般分子(zǐ)大小相当的一类物质。分子筛的应用非(fēi)常(cháng)广泛(fàn),可(kě)以(yǐ)作高效干燥剂(jì)、选(xuǎn)择性吸(xī)附(fù)剂、催化剂(jì)、离(lí)子(zǐ)交换剂等(děng),但(dàn)是使(shǐ)用化学原料合成分子筛的成本很高。常用(yòng)分(fèn)子筛为结晶态(tài)的硅酸(suān)盐(yán)或(huò)硅铝酸盐(yán),是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键(jiàn)相连而形成分子尺(chǐ)寸大小(通常为0.3~2 nm)的孔(kǒng)道和空腔体系(xì),因吸附分子大小和形状不同而(ér)具(jù)有筛分大小不同的流体分子的能力。

作(zuò)用(yòng):可以区分粒(lì)径不同的分子以及吸附不饱和分(fèn)子和极性分子。

工作原理:

首吸附功(gōng)能:分子(zǐ)筛对物质的(de)吸附来源于物理吸附(fù)(范德(dé)华(huá)力(lì)),其晶体孔穴内部有很强的极(jí)性和库仑场,对极性分子(如水(shuǐ))和(hé)不(bú)饱(bǎo)和分子(zǐ)表现出强烈(liè)的吸附能力(lì)。筛分功能:分子筛的孔径分布非常均一,只有分子直径小(xiǎo)于孔穴直(zhí)径的物质(zhì)才可能进入分子筛(shāi)的晶穴内(nèi)部。通过吸附(fù)的优先顺序和尺寸大小来(lái)区(qū)分不同物质(zhì)的分子,所以被形象(xiàng)的称为(wéi)“分子筛”。

 

结构:

由(yóu)此(cǐ)构成(chéng)的蛋白多糖(táng)聚合体曲(qǔ)折盘绕,形成多微孔(kǒng)的筛状结构,称为分子筛。分子(zǐ)筛(shāi)只允许小于其微孔的物质通(tōng)过,对大于其微(wēi)孔的大分子物质、细菌(jun1)等(děng)则具有(yǒu)屏障作用。使基质成为限制细(xì)菌等有(yǒu)害物质扩散的防御屏(píng)障。

 

沸(fèi)石分子筛的应用类型

沸石分子筛在VOCs治理(lǐ)中(zhōng),主要以盘式转(zhuǎn)轮、筒式转轮和固定床分(fèn)子(zǐ)筛的形式进行应用。

1)盘式转轮(lún)

盘(pán)式沸石转轮结(jié)构分(fèn)区为(wéi)吸附区(qū)、再生区及(jí)冷却区三个部分,一般都是按10:1:1的分区比例。

吸附区:废气迎风面,一般(bān)风速控(kòng)制在2-4Nm/s,净(jìng)化效率一般在90-97%,净化气进(jìn)入烟囱。

冷(lěng)却区:一般采用制程(chéng)气进行冷却,一方面降低(dī)了冷却区(qū)沸(fèi)石的(de)温(wēn)度(dù),使得(dé)其具有吸(xī)附(fù)性,另外也顺利实现了热能回收。

脱附区(qū):将经过热回收的(de)气(qì)体,再进(jìn)行加热(rè)温度到200℃左(zuǒ)右(yòu),进入脱附(fù)区进行(háng)冷却。脱附再生的风量一般是进气的10-20倍。当进行高温再生,最高温(wēn)度可达到300℃左右,需要在设计(jì)时(shí)选(xuǎn)择高温再生型转轮。

2)筒式(shì)转(zhuǎn)轮

筒式沸石转轮除了材料加(jiā)工上的差(chà)异,从结构上和盘式有(yǒu)很大的区别,利(lì)用模块化沸石(shí)材料填充(chōng)成筒状结构,来实现VOCs的吸附浓(nóng)缩。结构分区(qū)上(shàng)没有了盘式的冷(lěng)却区(qū),当浓(nóng)缩倍率一样的(de)话,其脱附能耗(hào)高于盘式转轮。筒式转轮的浓缩(suō)倍(bèi)率最(zuì)高可以(yǐ)做到50倍,浓缩倍率越高其搭配的燃烧装置或其他就规(guī)格越小,其(qí)模块化沸(fèi)石便于安(ān)装和维护也(yě)是设备的一大(dà)特点。

3)固定(dìng)床沸石(shí)分子筛

不(bú)论筒(tǒng)式转轮或盘式(shì)转轮,其应用(yòng)场景(jǐng)都要求工况具有(yǒu)连(lián)续性(xìng)。因此在固定(dìng)床活性炭发展(zhǎn)的基础上,通过改变(biàn)吸附材料,形成了固定床(chuáng)的(de)蜂窝(wō)沸石分子筛吸附床。

由于沸石(shí)分(fèn)子(zǐ)筛的特性,其动态吸附容量远小于活性炭,且脱附温度高(250℃左右)。采用固(gù)定床系统对阀门的气密性、固定床的保(bǎo)温、脱附(fù)温(wēn)升(shēng)的控制等方面(miàn)都加大了系统复杂(zá)。固定床沸(fèi)石(shí)系统(tǒng)的(de)应用(yòng),还需(xū)要积累经验和优化(huà)难点解(jiě)决(jué)方案(àn)。

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