分子筛吸(xī)附

概述:是分子筛(shāi)是一种硅铝酸盐(yán),主要由硅(guī)铝通过(guò)氧桥连接组成空旷的骨架结构,在(zài)结构中有很多孔径均匀的孔道和排(pái)列整齐、内表面积很大的空穴。此外还(hái)含有电价较低而离子半径较大的(de)金属离子和化(huà)合态的水。由于水分子在加热后连(lián)续地失去,但(dàn)晶体骨架结构不变,形成了(le)许多大小相同的空腔,空腔又(yòu)有(yǒu)许多直径相同的(de)微孔相连,比孔道直径小(xiǎo)的物质分子吸附在空腔内部(bù),而把比(bǐ)孔道(dào)大(dà)得分子排(pái)斥在(zài)外,从而(ér)使不(bú)同大小(xiǎo)形状的(de)分(fèn)子(zǐ)分开,直到(dào)筛分(fèn)分子的(de)作用,因而称(chēng)作分子筛。

分子筛主要用于各种气体、液体的(de)深(shēn)度干燥,气体、液体的分离(lí)和提纯,催化剂载体等(děng)

是指具有均匀的微孔,其孔径与一般(bān)分子大小相当的(de)一类物质。分(fèn)子(zǐ)筛的应用非常广泛,可以作高效干燥(zào)剂、选择性吸附剂(jì)、催化剂、离子交换剂等,但是使(shǐ)用化(huà)学原(yuán)料合成(chéng)分子筛的成(chéng)本很高。常(cháng)用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐(yán),是由硅氧四面体或铝氧(yǎng)四面体通过氧桥键相连而形成分子(zǐ)尺寸(cùn)大(dà)小(通常为0.3~2 nm)的孔(kǒng)道和空腔(qiāng)体系(xì),因吸附分子大小和形(xíng)状不(bú)同而具有筛分大小不(bú)同的流(liú)体分子的能力(lì)。

作用:可以(yǐ)区分粒径不同的分子以及吸附不饱和分子和极(jí)性分子。

工(gōng)作原理:

首吸(xī)附(fù)功(gōng)能(néng):分子筛对物质的(de)吸附来源于(yú)物理吸(xī)附(范(fàn)德华力),其晶体(tǐ)孔穴(xué)内部有很强的极性(xìng)和库仑场(chǎng),对极性分子(zǐ)(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。筛分功能:分子筛的孔径分布非常均一,只有分子(zǐ)直径小于孔穴直径(jìng)的物质才可能进入分子(zǐ)筛的晶(jīng)穴内(nèi)部。通过吸附的优先顺(shùn)序和尺寸大小来(lái)区分(fèn)不同物质的分子,所以被形象的(de)称为(wéi)“分子(zǐ)筛”。

 

结构:

由此构成的(de)蛋白(bái)多糖聚合体曲折盘绕(rào),形成多微孔的筛状结(jié)构,称为分(fèn)子筛(shāi)。分子筛只允(yǔn)许小(xiǎo)于其(qí)微(wēi)孔的物质(zhì)通过,对大于其微孔的大分子物质、细菌等则(zé)具有屏障作用。使基(jī)质成为限制细菌等有害(hài)物质扩散的防(fáng)御屏障。

 

沸石分子(zǐ)筛的应(yīng)用(yòng)类型

沸(fèi)石分(fèn)子筛在(zài)VOCs治理中,主要以盘式转轮、筒(tǒng)式转轮(lún)和(hé)固定床分(fèn)子筛的形式进行应用(yòng)。

1)盘式转轮

盘式沸石(shí)转轮结构分区为吸(xī)附区、再生区及冷却区三个部分,一般都是按10:1:1的(de)分区比(bǐ)例。

吸(xī)附区:废(fèi)气(qì)迎风面,一般风速控制在2-4Nm/s,净化效率(lǜ)一般在90-97%,净化(huà)气进入(rù)烟囱。

冷(lěng)却(què)区(qū):一(yī)般采(cǎi)用制程(chéng)气进(jìn)行冷却,一方面降低了冷却区(qū)沸石的(de)温度,使得其具有吸(xī)附性,另外也顺利(lì)实现了热能回收(shōu)。

脱附区:将经过热回收的气体,再进行(háng)加热温度到200℃左右,进入脱附区进行冷却。脱附再生的风量一般是进气的10-20倍。当进行高温再生(shēng),最(zuì)高(gāo)温度可达到300℃左右(yòu),需要在设计时选择高(gāo)温再生型转轮(lún)。

2)筒式转轮

筒(tǒng)式沸石转轮除了材料(liào)加工上的差异,从结构上和盘式有很大的区别,利(lì)用模块化沸石材料填充(chōng)成筒状结构,来实(shí)现VOCs的吸附浓(nóng)缩。结构分区上没有了盘式的冷却区,当浓缩倍率一(yī)样的话,其脱附能(néng)耗高于(yú)盘式转(zhuǎn)轮。筒式转轮的浓缩倍(bèi)率(lǜ)最高可以做到50倍,浓缩(suō)倍率越高其搭配的燃烧装置或其他就(jiù)规(guī)格越小,其模块化(huà)沸石便于安装(zhuāng)和维(wéi)护(hù)也是设备的一(yī)大(dà)特点。

3)固定床沸石分(fèn)子筛

不论(lùn)筒式转(zhuǎn)轮(lún)或盘式转(zhuǎn)轮,其应(yīng)用场(chǎng)景(jǐng)都要求(qiú)工(gōng)况具(jù)有连续性。因(yīn)此在固定床活性炭发(fā)展的基础(chǔ)上,通过改变(biàn)吸(xī)附材料(liào),形成了固(gù)定床的蜂窝沸石分子筛吸(xī)附床。

由于沸石分子筛的特性,其动态吸附(fù)容(róng)量远小于活性(xìng)炭,且脱附温度高(250℃左右)。采用固(gù)定床系统对阀(fá)门的气密性、固定床的保温、脱附温(wēn)升的(de)控制等方面都加大了系统复杂。固定床沸石系(xì)统(tǒng)的(de)应用(yòng),还需要积累经验(yàn)和优(yōu)化难点解决方案。

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