沸石分子筛对苯系物的吸附脱除研究进展

阐述了沸石分子筛对苯系物的吸附脱除原理，并探讨了沸石分子筛对苯系物吸附脱除性能的改进方法，包括沸石分子筛结构优化、减弱亲水性、阳离子补偿、孔道多极化及复合分子筛等。在流量大、压降高时，分子筛转轮吸附技术对苯系物吸附脱除效率高，此技术在工业领域应用广泛。目前沸石分子筛对苯系物的吸附脱除需要解决的问题还有如何提升疏水性、稳定性以及选择性。     

以天然硅铝质黏土矿物为原料制备沸石分子筛及其应用

沸石分子筛是一种具有规则孔道结构的硅铝酸盐晶体,在气体吸附分离、工业催化、重金属离子污染治理等领域被广泛应用。传统沸石分子筛的水热合成常以含硅、铝的化工产品以及有机模板剂为原料,不仅价格昂贵,且污染环境。因此,开展以天然黏土为原料绿色合成沸石分子筛的相关研究,将廉价的天然黏土资源转化成高附加值的化工产品,具有重要的研究意义与经济效益。从天然黏土活化工艺、黏土基沸石合成工艺技术及相关机理等方面介绍了黏土基沸石分子筛的研究进展,重点综述了黏土基沸石分子筛作为工业固体酸催化剂、气体吸附分离反应器及重金属吸附剂的应用,并对黏土基沸石分子筛的未来发展趋势进行了展望。     

分子筛去除VOCs的研究进展

目前，吸附及催化氧化技术是去除挥发性有机化合物（VOCs）最为高效、经济、环境友好的方法。分子筛具有较大的比表面积、规整的微孔孔道和稳定的结构，因此其作为吸附剂及催化剂在工业VOCs的去除过程中有重要的应用价值。本文总结了近年来分子筛吸附VOCs的规律性研究以及分子筛微结构和表面性质对催化氧化的影响。其中影响吸附VOCs的关键因素包括分子筛拓扑结构、阳离子类型、孔道多极化、亲疏水性等；针对催化氧化技术，主要讨论了负载贵金属/非贵金属的分子筛催化剂，其中获得高效催化氧化VOCs催化剂的关键在于以下几个方面：以结构形貌适宜的分子筛载体为基础，构建有效调控金属物种粒子尺寸的制备方法；调控活性物种的化学状态及其与分子筛载体的相互作用；深入理解分子筛微结构、活性物种的状态等因素对催化性能的影响。     

部分脱除模板剂对MCM-41修饰负载有机胺吸附CO_2的影响

介孔分子筛MCM-41具有单一的孔道结构和较大的比表面积。通过负载有机胺形成的介孔有机胺二氧化碳固体吸附剂比常见的固体吸附剂具有高选择性、高吸附量等特点。利用化学方法部分脱除模板剂,负载PEI制备固体吸附剂,研究了模板剂脱除率PEI负载和对二氧化碳吸附性能的影响。用XRD、FT-IR、TEM、BET等方法对吸附剂结构进行表征,利用TG/DTA方法测定了CO2吸附量。研究结果表明,使用MCM-41原粉负载50%PEI吸附量达到131.0 mg/g(即262.0 mg/gPEI),比相同负载量除去模板剂的分子筛提高了12.6%;比单一的PEI分子吸附量(80.3 mg/g)提高了3.26倍,这说明在MCM-41原粉孔道内部由于存在丝状胶束而形成的亚纳米空间结构提高了有机胺的分散和利用率,增加了对CO2的吸附量。     

吸附法脱除VOCs挥发性有机物的研究进展

吸附法是脱除挥发性有机物(VOCs)的主要方法之一,具有工艺成熟、操作简单、能耗低、净化效率高等优点。吸附剂的选择是VOCs吸附的关键,同时如VOCs分子结构、外界环境因素也会影响脱除效果。本文重点介绍了不同吸附剂对VOCs的吸附,分析了影响VOCs吸附的其他因素,并展望了吸附法脱除VOCs的研究方向。     

ZSM-5分子筛吸附去除VOCs的研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)的治理已成为当前大气污染防治的主要方向,引起广泛关注。吸附法具有操作简单、工艺成熟、能耗低和效率高等优点,是脱除VOCs的有效方法。从治理VOCs方法出发,简述ZSM-5分子筛用作吸附剂在治理VOCs方面影响其吸附效率的主要因素,如硅铝比、掺杂金属阳离子、表面酸碱性及吸附状态等,为ZSM-5分子筛的性能优化及新品开发,提供理论依据。在总结现有的吸附工艺基础上,提出吸附法与其他技术的联用,是今后VOCs治理的主要发展方向。     

整体式蜂窝陶瓷型分子筛吸附剂的吸附性能研究

以HZSM-5(280)分子筛为吸附剂,添加玻璃纤维、黏合剂制备涂层浆液涂覆在蜂窝陶瓷载体上制成整体式蜂窝陶瓷分子筛吸附剂.涂覆工艺决定着整体化吸附剂吸附性能的好坏,同时涂覆量、VOCs类型也会对吸附性能有一定的影响.实验结果表明:涂覆量增大会延长吸附饱和时间,并降低吸附饱和容量;随着VOCs极性的增大,吸附剂的饱和吸附量随之增大.     

典型挥发性有机物在疏水Y分子筛上的吸/脱附研究

针对高湿度条件下常规Y分子筛吸附VOCs性能不佳的问题,以常规Y分子筛为VOCs吸附剂前驱体,采用气相覆硅改性方法对其表面结构进行调控。研究结果表明,改性Y分子筛结晶度为81%,孔径基本保持不变,比表面积仅下降8.1%;其对不同VOCs分子吸附容量相差不大,具有疏水性和广谱吸附性;在脱附功率800 W微波作用下脱附15 min后,4种典型VOCs分子在改性Y分子筛上均能较为彻底地完成脱附,脱附率能达到89%以上。     

燃油选择性吸附脱硫的多孔材料研究进展

吸附脱硫技术具有操作条件温和、节能、不改变燃油品质和成本低等特点而备受关注。针对噻吩类难脱除硫化物的深度脱除和转化问题，综述了近年来应用多孔吸附材料选择性吸附超深度脱除燃油中噻吩类硫化物的作用机理及最新研究进展。重点分析了分子筛、金属有机骨架、多孔炭材料、复合材料等不同吸附剂的研究现状，并探讨了各种吸附材料的吸附机理、改性方式和优缺点。本文指出分子筛因优异的热稳定性、高比表面积、均一的孔道结构、低成本和易于工业化等特点，是目前最具优势的吸附剂材料。未来研究应着重阐明吸附机理、提高合成便捷性、脱硫性能以及再生能力，更全面系统的研究将为开发具有理想选择性和再生能力的高效吸附剂奠定基础。     

矿物沸石的应用

<正> 沸石分子筛是一种新型的、高选择性的晶体吸附剂,它具有均匀的、微孔型的晶体结构。根据其有效孔径,可用来筛分大小不同分子的混合物质。其高温稳定性和良好的吸附性能,可以作催化剂和催化剂载体使用。沸石分子筛就来源来说,总的分为人工合成分子筛和天然矿物沸石分子筛两大类。就国内讨论甚少的天然矿物沸石来说,它具有产量大、价格低廉、来源容易等优点,因此我国在研究和应用合成沸石的同时,积极开展矿物沸石的开发和应用研究,具有深远的现实意义。     

Removing nitrosamines from mainstream smoke of cigarettes by zeolites

The adsorption of volatile nitrosamines in mainstream smoke of cigarettes by the use of zeolites and other porous materials has been investigated. Zeolites are shown to possess the ability of selectively adsorbing nitrosamines from the mainstream (MS) smoke, and among them, zeolites NaY and ZSM-5 exhibit excellent capacities. The impact of the porous structure and acidity of the adsorbent, the influence of co-adsorption of nitrogen oxides and the catalytic behavior of the zeolite for nitrosation are also explored. The use of zeolites as selective adsorbents for removing carcinogenic compounds from cigarette smoke would be an effective strategy to protect the environment and public health.     

改性沸石对气态汞吸附的实验研究

为了获得消耗量小、性能高效的燃煤烟气脱汞吸附剂,采用活性MnO2浸渍、FeCl3浸渍和不同温度下渗硫等方法,对沸石进行了改性,制得一系列改性沸石吸附剂。采用固定床吸附的方式,对吸附剂在不同条件下的吸附效果进行了测试,筛选出一种高效、廉价的MnO2浸渍沸石吸附剂,和原沸石吸附剂相比,改性沸石吸附剂对汞蒸气的吸附能力有较大提高,有效吸附时间大大增加,在有效吸附时间内,穿透率大大降低。改性后的沸石吸附能力大大提高的原因在于其吸附过程中,除了物理吸附,还发生了化学吸附。     

一种具有高CO吸附容量和高CO/N2及CO/CO2分离选择性的CuCl@β吸附剂

研制了一种新型的CuCl@β分子筛吸附剂材料,它不仅对CO有着高吸附容量,而且对CO/N₂和CO/CO₂的二元混合气有着高吸附选择性。利用自发单层分散的原理制备了一系列的CuCl@β分子筛材料,分别应用氮气吸附以及XRD进行表征。CO在CuCl@β分子筛上吸附等温线和动态透过曲线分别通过静态吸附和固定床实验获得。依据IAST理论模型计算了CuCl@β分子筛对CO/N₂二元混合物和CO/CO₂二元混合物的吸附选择性。研究结果表明:(1)氯化亚铜的负载增强了一氧化碳在CuCl@β分子筛上的吸附容量,其最佳负载量为0.4 g·g^-1。(2)CuCl@β分子筛吸附剂在增强CO的吸附量的同时,还降低了对二氧化碳和氮气的吸附。由于Cu⁺-CO π位络合键的存在,提高了CuCl@β分子筛对二元混合物CO/N₂和CO/CO₂的吸附选择性。(3)在低压下(0～10 kPa)下0.4CuCl@β分子筛对CO/N₂和CO/CO₂的吸附选择性分别高达1600～5200和120～370,远大于原始的β分子筛。CuCl@β分子筛对CO有着超高吸附容量以及吸附选择性,将会是一种很有潜力的CO分离提纯材料。     

正构烷烃在介孔5A沸石中的吸附

分别选取具有不同碳原子数的正庚烷、正辛烷和正癸烷为吸附质,微孔及具有不同晶内介孔孔隙度的介孔5A沸石为吸附剂,通过重量吸附法测定了3种正构烷烃在293、308和318 K 3个温度下在微孔和介孔5A沸石上的吸附等温线,并从热力学的角度对其进行了分析。Langmuir、Langmuir-Freundlich和Toth 3种吸附模型对从实验获得的吸附数据的拟合结果表明,不同于烷烃分子在微孔5A沸石内的吸附,3种烷烃在介孔5A沸石上的吸附可用Langmuir-Freundlich和Toth两种吸附模型得到较好的拟合,在同一温度下,3种正构烷烃在介孔5A沸石内的最大吸附量均大于各自在微孔5A内的最大吸附量,但吸附质与吸附剂相互作用力随中孔的引入而减小,并由于微介孔吸附的共存,使得表面吸附多相性增加;另外,基于吸附数据计算获得的烷烃分子在沸石表面的吸附亨利常数和初始吸附热数据表明,沸石晶内介孔的存在,使其亨利常数和初始吸附热均减小;另外,由Clausius-Clapeyron方程计算得到的等量吸附热随表面吸附量变化的趋势表明,3种正构烷烃在介孔5A沸石内吸附热均随吸附量的增加而减小,其中以癸烷的变化最为明显。     

Superhigh selective capture of volatile organic compounds exploiting cigarette butts-derived engineering carbonaceous adsorbent

Herein, we develop cost-efficient superhigh-performance of engineering carbonaceous adsorbent from cigarette butts using combined wet-impregnated and re-dispersed method of KOH, which optimizes the implant approach of activator, breaking the restriction of selective capture of toluene using traditional activated carbon. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of targeted adsorbent can attain 3088 m²·g^-1 and 1.61 cm³·g^-1, respectively, by optimizing the temperature-dependent synthetic factor effect of the adsorbent. The adsorption capacity of resultant adsorbent for presenting volatile benzene and toluene shows a positive correlation with increasing carbonization temperature of carbon precursor. Besides, we demonstrated the unsmoked and smoked butts derived adsorbents afford feeble difference in saturated adsorbed capacity of volatile organic compounds (VOCs). The highest adsorption capacity of sample CF-800 for benzene and toluene in CF group is as high as 1268.1 and 1181.6 mg·g^-1 respectively, slightly higher than that of sample UF-800, but far outperforming reported other adsorbents. The predicted adsorption selectivity of CF-800 and UF-800 for C₇H₈/H₂O (g) using the DIH (difference of isosteric heats) equation reach up to ca. 3800 and 7500 respectively, indicating the weak adsorbability of water vapor on the developed adsorbent and greater superiority of the smoked butts derived adsorbents in selective capture of VOCs at low relative humidity in the competitive adsorption process for practical mixed VOCs.     

分子筛负载CuCl制备CO吸附剂的研究

利用机械混合法将CuCl直接负载于分子筛13X、NaY和NH4X表面上制备高效CO吸附剂.实验结果表明,样品在320℃真空活化后,13X和NaY载体制备的吸附剂表现出较好的CO吸附性,CuCl的最佳分散质量分数分别为0.40 g CuCl/g 13X及0.45 g CuCl/g NaY,CO吸附量分别高达76 mL/g及84 mL/g,脱附质量分数分别为40％和60％,且CO/CO2分离比分别可达1.4和1.9.XRD表明,吸附剂经真空活化后CuCl晶相消失,表明CuCl在载体表面均匀分散,并且可能部分阳离子发生交换,进而提高了CO的吸附量.     

煤化工VOCs吸附处理技术研究进展及展望

煤化工产生的挥发性有机物VOCs气体成分复杂且有毒有害,为了避免煤化工VOCs及其光化学产物对环境和人体健康产生危害,通过分析VOCs气体的排放控制及处理技术,指出煤化工VOCs吸附技术是可以控制VOCs排放、回收吸附材料及回收有价值VOCs的经济、有效的VOCs去除技术。通过分析煤化工VOCs吸附的物理与化学过程及其影响因素、解吸附的过程与方法,对常用的吸附材料的改性研究及发展进行了综述,通过对比不同吸附装置的结构、吸附特点及优缺点,将煤化工VOCs吸附技术与其他技术的组合实际工程应用进行了比较分析,并展望了吸附技术的未来研究方向。影响吸附过程的因素有吸附材料的结构特性、表面化学性质及亲疏性热稳定性等物理化学特性,被吸附物质VOCs的分子特性、吸附剂与吸附质之间的相互作用、不同吸附质之间的相互竞争、吸附环境等;物理吸附过程包括外表面传值吸附阶段、内部表面扩散阶段、不同孔径孔隙之间的平衡阶段;吸附剂微孔提供了主要的吸附位点,而中孔及大孔则增强了VOCs的扩散通道。吸附材料经过适当改性具有优异的VOCs吸附能力;采用H2O2浸渍法改性可提高活性炭纤维表面含氧官能团含量,吸附能力增强;采用具有强氧化性的浓硫酸等改性使活性炭表面具有含氧基团,增强活性炭对氮的吸附能力;用碱性氢氧化物改性的活性炭增加了比表面积,用酸改性可增加表面官能团,用KOH活化可获得更好的孔隙率。需要针对VOCs种类、浓度、流量及排放量等特性选择适合的吸附装置。吸附技术是控制煤化工VOCs排放和回收有价值VOCs再利用的经济、有效且具有前景的技术,可与其他技术组合处理VOCs气体,进行有利用价值VOCs气体的回收利用,实现VOCs废气排放达标。吸附技术未来研究重点是吸附材料改性(或定向改性)、新型改性方法及新型吸附材料研究、高效低成本吸附装置研究、多组分吸附质同时脱除研究,并提出了多组分VOCs吸附及解吸附的复合吸附装置研究思路。     

中空孔结构对W掺杂MFI分子筛丙酮吸附行为的研究

吸附容量高、吸附速率快以及憎水性强是分子筛用于挥发性有机物(VOCs)高效吸附的主要性能指标。分别以纯硅(S-1)和W掺杂(WS-1)MFI分子筛为母体,通过一步水热脱硅/补钨后处理制备了具有全空腔(HWS-1_S)和多孔芯(HWS-1_W)的两种中空结构分子筛,并以典型的VOCs气体分子丙酮为探针,系统研究了中空结构形态对于分子筛吸附性能的影响。结果表明：HWS-1_S表面部分开孔,内部全空腔且与外部连通,相比于母体S-1,相对结晶度较低,微孔孔容减少;HWS-1_W表面开孔细微,内部出现不规则的大/中孔结构,相比母体WS-1,相对结晶度提高,微孔孔容增大。干气条件下,HWS-1_S与HWS-1_W相比母体S-1和WS-1对丙酮具有更快的吸附速率;HWS-1_S微孔孔容损失严重,导致吸附容量有限(27.4 mg·g^-1);HWS-1_W由于重结晶修复了部分结构缺陷,提高了丙酮吸附容量(51.2 mg·g^-1）。通过吸附动力学拟合,HWS-1_S和HWS-1_W符合典型的孔扩散机理,对丙酮主要以物理吸附为主。湿气条件下,W掺杂可有效中和中空分子筛表面硅醇基团,在一定程度上提高了W掺杂中空分子筛抗水汽竞争吸附能力。     

Superb VOCs capture engineering carbon adsorbent derived from shaddock peel owning uncompromising thermal-stability and adsorption property

High applied thermal-stability and superior structural property for activated carbon adsorbent are extremely promising, which also is the determining short slab in volatile organic compounds (VOCs) adsorption applications. Herein, we develop the outstanding engineering carbon adsorbents from waste shaddock peel which affords greatly-enhanced thermal-stability and super structural property (S_Lang?=?4962.6?m²·g^-1, V_micro?=?1.67?cm³·g^-1). Such character endows the obtained adsorbent with ultrahigh adsorption capture performance of VOCs specific to benzene (16.58?mmol·g^-1) and toluene (15.50?mmol·g^-1), far beyond traditional zeolite and activated carbon even MOFs materials. The structural expression characters were accurately correlated with excellent adsorption efficiency of VOCs by studying synthetic factor-controlling comparative samples. Ulteriorly, adsorption selectivity prediction at different relative humidity was demonstrated through DIH (difference of the isosteric heats), exceedingly highlighting great superiority (nearly sixfold) in selective adsorption of toluene compared to volatile benzene. Our findings provide the possibility for practical industrial application and fabrication of waste biomass-derived outstanding biochar adsorbent in the environmental treatment of threatening VOCs pollutants.