分子筛吸(xī)附

概述(shù):是(shì)分子筛是一种硅铝酸盐,主要由(yóu)硅(guī)铝(lǚ)通过氧桥连接组成空旷的骨架结构,在结构中有(yǒu)很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大(dà)的空穴(xué)。此外还含有(yǒu)电价较(jiào)低而离子半径较大的(de)金属离子和化合态的水。由于水分(fèn)子在加热后连续地失去(qù),但晶(jīng)体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许(xǔ)多直径相同的微孔相连,比孔道直径小的物质(zhì)分(fèn)子(zǐ)吸附在空腔内部,而把比孔道大得分子排斥(chì)在外,从(cóng)而(ér)使不同大小形状的分子分开,直到筛分分子的(de)作用,因而称作分子(zǐ)筛。

分(fèn)子筛主(zhǔ)要用于各种(zhǒng)气体、液体的深(shēn)度干燥,气体、液体(tǐ)的分离和提纯,催化剂载体等

是指具有均匀的微孔,其孔(kǒng)径与(yǔ)一般分子大小相当的一(yī)类物质。分子筛的应用非常广(guǎng)泛,可以作高效干燥剂(jì)、选择(zé)性吸附剂(jì)、催化剂、离子交换(huàn)剂等,但是(shì)使用化(huà)学原料合(hé)成(chéng)分子筛的成本很(hěn)高(gāo)。常用(yòng)分(fèn)子筛为结晶态的硅酸盐或(huò)硅铝酸盐,是由硅(guī)氧四面体或铝氧四面(miàn)体(tǐ)通过氧桥键相连而形成分子尺(chǐ)寸大小(通常为0.3~2 nm)的孔道(dào)和空腔体(tǐ)系,因吸(xī)附分子大小(xiǎo)和(hé)形状不(bú)同而具有筛分大小(xiǎo)不同的(de)流体分子的能力。

作用(yòng):可以区分(fèn)粒径不同的分(fèn)子以(yǐ)及吸(xī)附不饱和分子和(hé)极性分子。

工(gōng)作原理:

首吸(xī)附功能:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其(qí)晶体(tǐ)孔穴内(nèi)部有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)和(hé)不(bú)饱和分子表(biǎo)现出强烈的(de)吸(xī)附能力。筛分功能:分子筛的孔径分布非常均一,只有(yǒu)分子直径小于孔(kǒng)穴直径的物质才可(kě)能进入分子筛的晶穴内部。通过(guò)吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子,所以被形象(xiàng)的称(chēng)为“分子筛(shāi)”。

 

结构(gòu):

由此(cǐ)构成的蛋白(bái)多糖聚合体曲(qǔ)折盘绕,形成多(duō)微孔的(de)筛状结构,称为(wéi)分子筛。分(fèn)子筛只(zhī)允许小于其(qí)微(wēi)孔的物(wù)质通过,对大于其(qí)微孔的大分子物质、细菌等则具有屏障(zhàng)作用(yòng)。使基质成为限制细菌等有害物质扩(kuò)散(sàn)的(de)防御屏障。

 

沸石分子筛的应用类(lèi)型

沸石分子筛(shāi)在VOCs治理中,主要以盘式转轮(lún)、筒式转轮和固定(dìng)床分子筛的形式进(jìn)行应用。

1)盘(pán)式转轮

盘式沸石转(zhuǎn)轮结构分(fèn)区为(wéi)吸附区(qū)、再生区及冷却区三个部(bù)分,一般都是按(àn)10:1:1的分区比例。

吸附区:废气迎风(fēng)面,一(yī)般风速(sù)控制在2-4Nm/s,净(jìng)化效率一般在(zài)90-97%,净化(huà)气进入烟囱。

冷却区:一(yī)般采用制程气(qì)进行冷却,一方面降低了冷却区(qū)沸石的(de)温度,使得其具有吸附(fù)性,另(lìng)外也(yě)顺利实现了热能回收。

脱附区:将经(jīng)过(guò)热回收的(de)气(qì)体,再进(jìn)行加热温度(dù)到200℃左右,进入脱附区进(jìn)行冷(lěng)却。脱附再(zài)生的风量一般是进气的10-20倍。当进行(háng)高温再生,最高温度可达到300℃左右,需要在设计时选择(zé)高(gāo)温再生型转轮。

2)筒式转(zhuǎn)轮

筒式沸(fèi)石转轮除了材料加工上的差异,从结构上和盘式有很大的区别,利用模块化沸石材(cái)料填(tián)充成筒状(zhuàng)结构(gòu),来实现VOCs的(de)吸(xī)附(fù)浓(nóng)缩。结构分区上没有了(le)盘式的冷却区,当浓缩倍(bèi)率一样的(de)话,其脱(tuō)附能耗高于(yú)盘(pán)式转轮。筒式转轮(lún)的浓缩倍(bèi)率最高可以做到50倍,浓(nóng)缩倍率越高其搭配的燃烧(shāo)装置或其他就规格越小,其模块化沸石便于安装和维护也是设备的一大特(tè)点。

3)固(gù)定床沸石分(fèn)子筛

不(bú)论筒式转轮或盘式转轮,其应用场景都要求工况具(jù)有连续性。因此在固(gù)定床活性炭(tàn)发展的基础上,通过改变吸附材料,形成了固(gù)定(dìng)床(chuáng)的蜂(fēng)窝沸石分子筛吸附床(chuáng)。

由于沸(fèi)石分子(zǐ)筛的特性,其动(dòng)态吸附容量(liàng)远小(xiǎo)于活性炭(tàn),且脱(tuō)附温度高(250℃左右)。采(cǎi)用固定床系统对阀门的气密性、固定床的保温、脱附(fù)温升的控制等方面都加大了系统复杂。固定床沸石系(xì)统的应(yīng)用,还(hái)需(xū)要积累经验和优化难点解决(jué)方案。

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