沸石分子筛用于VOCs吸附脱除的应用研究进展

挥发性有机化合物（volatile organic compounds,VOCs）作为空气中有机污染物的主要成分,对环境与人类健康造成了严重的危害。吸附法可有效富集低浓度VOCs气体,成本低、易操作,是末端治理去除VOCs的主要技术。沸石分子筛具有高度有序、孔径可调的微孔孔道,可实现VOCs分子的选择性吸附,且热稳定性极佳,易于脱附再生,是一种优良的VOCs气体吸附剂。本文分别从沸石分子筛的结构性质、复合型分子筛吸附剂以及整体式分子筛吸附剂三方面详细介绍了沸石分子筛用于VOCs吸附脱除的研究进展。结果表明,变换骨架拓扑结构以及补偿阳离子类型,可实现对VOCs分子进行选择性吸附;提高结构疏水性可有效降低高湿度条件下水分子对VOCs的竞争吸附,增强分子筛吸附剂的环境适应性;通过孔道多级化或与其他介/大孔构建复合型吸附剂,可提高分子筛吸附剂的比表面积和孔容,增大对VOCs的吸附容量;沸石分子筛可构建为整体式吸附剂,相较于颗粒型吸附剂,其机械强度更高,应用性更强。文章还指出,作为整体式分子筛吸附剂的典型代表,分子筛转轮吸附技术在高通量、高压降等吸附工况条件下均表现出极佳的VOCs吸附脱除效率,已广泛应用于工业排放VOCs的有效治理。     

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。     

VOCs在分子筛上吸附性能的研究进展

简单介绍了一些常见分子筛的构型及特点,讨论了不同构型分子筛对各种VOCs废气吸附效果的研究进展。总结了各类分子筛对VOCs的吸附特性,发现立方构型的分子筛对VOCs废气的吸附效果最佳。小结了影响分子筛吸附性能的因素,发现分子筛的比表面积、孔容、硅铝比、表面官能团等自身性质都会对吸附VOCs废气的性能产生一定的影响。另外,分子筛的吸附容量还与吸附时的进气流速、入口气体浓度、吸附剂床层高度等工况有关。最后,对现有研究做了总结与展望,为分子筛吸附VOCs的合理应用提供了理论支持。     

分子筛质量比对SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结构性质的影响

采用微波水热包覆法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛。考察了分子筛质量比对复合分子筛微观结构和物化性质的影响,采用XRD、SEM、BET、NH_3-TPD等表征手段对合成的复合分子筛微观结构、形貌、孔结构及表面酸性质等进行分析。结果表明:分子筛质量比对复合分子筛微观结构和物化性质均具有较大影响。分子筛质量比为0.48时,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结晶度较高,形成部分包裹结构,微孔孔容0.21cm~3·g~(-1)、介孔孔容0.09 cm~3·g~(-1)、弱酸中心0.209 mmol·g~(-1)、BET比表面积436 m2/g。     

4A分子筛的吸附性能与孔结构研究

多孔材料的吸附性能与其独特、复杂的孔结构有关.为探究低温低压下4A分子筛的吸附性能,采用静态膨胀法获得了其在77 K下对N2、O2、空气的吸附曲线,分析了分子筛对不同吸附质的吸附量存在差异的原因.以N2、CO2、Ar为吸附质,利用气体吸附法来表征4A分子筛的微孔结构.研究结果表明:4A分子筛对O2的吸附量达到1 ×104Pa·L/g,高出N2、空气两个数量级;对于4A分子筛,273 K时,CO2是气体吸附法表征其微孔结构的理想吸附质;采用D-R法计算4A分子筛的比表面积更为合理,其比表面积为533.148 m2/g;基于最大吸附量计算的4A分子筛微孔孔容与文献值较为接近;与DFT法相比,H-K法更能准确表征具有微孔的4A分子筛的孔径分布,孔径在1 nm以下的孔体积比例占85.42％.     

MFI型纯硅分子筛的表面Si—OH及其对VOCs的吸附性能

运用原位IR和N_2等温吸脱附法对不同方法制备MFI型S-1纯硅分子筛进行表征,考察S-1分子筛焙烧温度和后处理对S-1分子筛表面Si—OH的影响及VOCs吸附性能。结果表明,提高焙烧温度,可有效除去部分硅羟基,显著改变其表面亲水亲油性能。不同酸强度的处理剂(NH_4F相似文献   

三种吸附剂对餐饮VOCs吸附性能的对比

通过对柱状活性炭、蜂窝活性炭、疏水分子筛对乙醇的吸附实验,对比其吸附效率和吸附容量随时间的变化曲线,探索三种吸附剂在废气治理领域的应用前景。结果表明,活性炭类吸附剂除了具有微孔外,还具有中孔结构,在一定范围内吸附性能优于疏水分子筛。柱状活性炭、蜂窝活性炭、分子筛可采用不同的工艺方式单独或组合应用于风量大、浓度低、间歇性排放的VOCs净化工程。     

介孔分子筛在挥发性有机化合物吸附中的研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)是破坏生态环境质量的重要污染物,近年来发现介孔分子筛对VOCs有较好的吸附效果.综述了近年来介孔分子筛在VOCs吸附中的研究进展,详细讨论了VOCs在介孔分子筛吸附剂上的吸附过程,并对以后介孔分子筛吸附剂的研究提出了建议.     

碱处理Beta分子筛吸附脱硫动力学

当吸附质尺寸与分子筛的孔结构尺寸相当时才能进入分子筛的内部,分子筛的孔道尺寸是影响吸附性能的重要因素之一,NaOH溶液处理可实现分子筛孔径的调变,以改善分子筛对吸附质的选择性和扩散传质能力。通过对碱处理后的Beta分子筛进行BET、TEM、FT-IR、XRD和NH₃-TPD表征,以考察碱处理对Beta分子筛晶体结构、表面酸性和孔结构参数的影响。碱处理Beta分子筛吸附脱硫的结果显示,碱处理后Beta分子筛吸附量和吸附速率明显增加,尤其动力学尺寸较大的二苯并噻吩吸附量达到了5.06 mg·g^-1。吸附动力学研究显示,该吸附过程符合准二级动力学方程,碱处理后分子筛吸附速率常数和粒子内扩散速率常数明显增大,有效地改善了硫化合物在孔道内扩散传质性能,脱硫效率增加。     

柠檬酸改性SAPO-31分子筛负载钯双功能催化剂催化加氢异构化反应研究

采用柠檬酸对微孔SAPO-31分子筛进行了改性处理,制备出具有微-介孔复合结构的多级孔SAPO-31分子筛,并以改性后的SAPO-31为载体,制备了负载钯的双功能催化剂(Pd/SAPO-31)。利用XRD、SEM、Py-IR、N2物理吸附以及H2化学吸附等分析手段,对分子筛和Pd/SAPO-31的结构与表面性质进行了表征。结果表明:柠檬酸改性会降低分子筛的微孔孔容,提高介孔孔容,使Pd/SAPO-31中金属Pd分散度明显提高。催化正癸烷加氢异构化反应实验结果表明:正癸烷转化率可达到90.3%,异癸烷选择性可达92.5%,催化剂的稳定性明显提高。     

多壁碳纳米管嵌入13X/MgCl2复合吸附剂的性能实验

配制了将不同含量的多壁碳纳米管（MWCNT）加入复合吸附剂13X/MgCl₂中制成的新型复合吸附剂,并对其吸附、脱附和导热性能进行了测试。实验结果表明：新型复合吸附剂在闭式200℃脱附完成后,新型复合吸附剂的吸附残余量随着MWCNT含量的升高而减小,13X的吸附残余量是MWCNT含量最高的13X/MgCl₂/MWCNT（CNT-5）复合吸附剂的吸附残余量的2倍,虽然MWCNT的加入不会对13X/MgCl₂复合吸附剂在室温下的吸附性能有影响,CNT-5在开式、闭式的平衡吸附量可以达到0.52 g·g^-1和0.38 g·g^-1,分别是13X吸附量（0.24 g·g^-1）的2.2和1.6倍,但新型复合吸附剂可以脱附更多的水蒸气。新型复合吸附剂的热导率随着MWCNT含量的增大而升高,CNT-5的热导率可以达到0.265 W·m^-1·K^-1,是13X热导率的4.9倍。     

铝系成型锂吸附剂性能测试评价与对比

我国察尔汗盐湖卤水中蕴含丰富的锂资源,但总体品位较低,具有锂浓度低、镁锂比高的特点,导致开发难度很大。吸附法是针对高镁锂比卤水进行提锂的有效方法,其中铝系锂吸附剂具有洗脱无溶损的优势,目前已在盐湖提锂工业中应用。分别对两种工业化铝系锂吸附剂A、B以及实验室自制吸附剂C进行了系统化表征与吸附性能评价。实验结果显示三种成型吸附剂的有效成分均是锂铝层状氢氧化物,在静态吸附条件下,25℃时吸附剂A、B、C对察尔汗老卤中锂的吸附量分别为2.23、0.45、4.90 mg·g^-1,吸附动力学均符合拟二级动力学方程,不同温度下吸附等温线拟合结果表明Sips三参数模型能够准确描述三种吸附剂的吸附过程。     

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.     

容量法测量5 A分子筛静态吸附CH4、CO和CO2的研究

采用容量法分别测量CH₄、CO和CO₂在5A分子筛上的等温吸附曲线,探究吸附温度和吸附压力对CH₄、CO和CO₂吸附量的影响。实验结果表明,吸附量随着吸附压力的上升逐渐增大。设定吸附温度在30 ℃、50 ℃和70 ℃时,5A分子筛在30 ℃时对CH₄吸附量最大,为13.60 cm³·g^-1;对CO和CO₂吸附量均在50 ℃时呈现最大值,分别为17.68 cm³·g^-1 和94.38 cm³·g^-1。而吸附温度70 ℃时,对3种气体的吸附量均减小。     

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.     

处理低浓度氨氮废水吸附材料的筛选

目前吸附材料种类繁多,给处理低浓度氨氮废水的选型带来一定困难。依据离子交换理论,研究了用沸石、氧化铝和煤渣处理浓度为50 mg.L-1模拟氨氮废水的效果,并绘制了吸附等温线,测定这3种吸附材料对氨氮废水的离子交换速率及不同pH值和不同温度下交换容量的影响,并通过工业氨氮废水检验处理效果。结果表明,沸石和氧化铝满足Langmuir吸附等温模式,而煤渣满足Freundlich吸附等温式,三者的最大吸附量分别为8.29、1.69和2.16 mg.g-1;以沸石处理低浓度氨氮废水效果最好,反应速率快,适应条件宽,是处理低浓度氨氮废水的良好吸附材料。     

合成的沸石活性污泥改进铵离子吸附和沉降性能(英文)

Municipal wastewater treatment plants typically exhibit two classic problems： high ammonium concen- tration in water after conventional biological treatment and, in some cases, poor activated sludge sediment ability. Potential solutions to these problems were investigated by adding a synthetic zeolite obtained from coal fly ash to different steps of activated sludge treatment. The experimental results for ammonium removal fit well with the theoretical adsorption isotherms of the Freundlich model with a maximum adsorption capacity of 13.72 mg.g-＇. Utiliza- tion of this kind of zeolite to improve activated sludge sediment ability is studied for the first time in this work. It is found that the addition of the zeolite （1 g. L-1） to an activated sludge with settling problems significantly enhances its sediment ability and comoact ability. This is confirmed by the sludge volume index （SVI）, which was reduced from 163 ml.g-1 to 70 ml.g-r, the V60 value, which was reduced from 894 ml.L-1 to 427 ml.L-1, and the zeta poten- tial （0, which was reduced from -19.81 mV to -14.29 mV. The results indicate that the addition of this synthetic zeolite to activated sludge, as an additional waste management practice, has a positive impact on both ammonium removal and sludge settleability.     

不同孔径活性炭吸附挥发性有机物的分子模拟

借助Materials Studio软件建立了0.902nm、1.997nm、3.000nm、4.000nm孔径的活性炭狭缝孔模型,采用巨正则蒙特卡洛模拟（Grand Canonical Monte Carlo）的模拟方法计算了其对挥发性有机物（VOCs,如异己烷、苯、甲苯、丙酮和甲醇）的吸附数据,考察了活性炭孔径的变化对VOCs吸附性能的影响,并对实际应用进行指导。模拟结果显示：活性炭对VOCs的吸附受孔径和吸附能的共同影响,在293.15K、各物质饱和蒸气压p₀下,随着孔径的增大,吸附质吸附剂之间的亲和力呈下降趋势。活性炭孔径由0.902nm增加到4.000nm对异己烷、苯、甲苯的饱和吸附量逐渐增大,而4.000nm孔径活性炭对丙酮饱和吸附量小于3.000nm孔径活性炭,3.000nm、4.000nm孔径活性炭对甲醇饱和吸附量小于1.997nm孔径活性炭。在工业废气VOCs吸附回收中选择0.902～1.997nm孔径活性炭能够达到最佳效果。     

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。