分子筛吸(xī)附

概述:是(shì)分子筛是(shì)一种硅铝酸盐,主要由硅铝通(tōng)过(guò)氧桥连(lián)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(dào)和排列(liè)整齐、内表面(miàn)积很(hěn)大的空穴。此(cǐ)外还含有电价(jià)较低而(ér)离子半径较(jiào)大的金属离子和化合态(tài)的水。由于水(shuǐ)分子在加热后连续地失去,但晶(jīng)体骨架结构不(bú)变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多(duō)直径相(xiàng)同的微孔相连,比孔道直径小的物质分子吸附在(zài)空腔内(nèi)部,而把比(bǐ)孔道大得分子排斥在外,从而(ér)使不(bú)同大小形状的分(fèn)子分开,直到筛(shāi)分(fèn)分子(zǐ)的作用,因(yīn)而(ér)称作分子筛。

分子筛(shāi)主(zhǔ)要用于各种气体、液(yè)体的深度干燥,气体、液体的(de)分离和(hé)提纯,催化剂载体等

是指具有(yǒu)均匀的微孔,其孔径与一般(bān)分(fèn)子大小相当(dāng)的一类物质。分子筛(shāi)的应用非常广泛,可以作高效干燥(zào)剂、选择性吸(xī)附(fù)剂、催化剂、离子(zǐ)交换(huàn)剂等,但是使用化学(xué)原(yuán)料合成分子筛的成本(běn)很高。常用分子筛为(wéi)结晶态的硅酸(suān)盐或硅铝酸盐,是由硅氧四面(miàn)体或铝氧四(sì)面(miàn)体通过氧桥(qiáo)键相连而形成分(fèn)子尺寸大小(xiǎo)(通常为(wéi)0.3~2 nm)的孔道和空腔体系(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。

作用:可以区分粒径不同的分子以及吸附不饱(bǎo)和分子和极性分子。

工作原理(lǐ):

首吸附功能:分子筛对(duì)物质的吸附(fù)来源于物理吸附(范德(dé)华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对(duì)极性分子(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(shāi)的(de)孔(kǒng)径分布(bù)非常均一,只有分子直径(jìng)小(xiǎo)于(yú)孔穴直径的物质(zhì)才(cái)可能进入分子筛的晶穴内部。通过吸附的优先顺序和尺寸(cùn)大小来区分不同物质的分子,所以被形象(xiàng)的称为(wéi)“分(fèn)子筛”。

 

结构:

由此构成的(de)蛋(dàn)白(bái)多糖聚(jù)合体曲折盘绕,形成多微孔的(de)筛(shāi)状结构,称为分子筛。分(fèn)子筛只允许小于其微孔(kǒng)的(de)物质通过,对大于其微孔(kǒng)的大分子(zǐ)物质、细菌等(děng)则具有屏障作用。使基质成为(wéi)限制细菌等有害(hài)物质(zhì)扩散(sàn)的防御屏障。

 

沸石分子筛的应用类(lèi)型

沸石分子筛在VOCs治理中,主要以盘(pán)式转轮(lún)、筒式转(zhuǎn)轮和固定床分子筛(shāi)的形式进(jìn)行应用。

1)盘式转轮

盘式沸石转轮(lún)结构(gòu)分区为吸附区、再生区及冷却区三个(gè)部分,一般都(dōu)是按10:1:1的分区比(bǐ)例(lì)。

吸附区:废气迎(yíng)风面,一(yī)般(bān)风(fēng)速控制在2-4Nm/s,净(jìng)化效率(lǜ)一般在90-97%,净(jìng)化气进(jìn)入烟(yān)囱。

冷却区(qū):一般采(cǎi)用制程气(qì)进行冷却,一方(fāng)面降低了冷却(què)区沸石的温度(dù),使得其具(jù)有(yǒu)吸附性,另外(wài)也顺(shùn)利实现了热能回(huí)收。

脱附区:将经(jīng)过热回收的气体,再(zài)进行加热温度到200℃左右,进(jìn)入脱附区进行冷却。脱附再生的风(fēng)量一般是进气的10-20倍。当进行高(gāo)温再生,最高温度可(kě)达到300℃左右(yòu),需要在设计(jì)时选(xuǎn)择高温再生型(xíng)转轮。

2)筒式转轮

筒式沸石转(zhuǎn)轮除了材料(liào)加工上的差异,从(cóng)结构上(shàng)和盘式(shì)有(yǒu)很大的区(qū)别,利用模(mó)块(kuài)化沸石材料(liào)填充(chōng)成(chéng)筒状结构,来实现VOCs的吸附浓缩(suō)。结(jié)构分区上没有了盘式的冷却区,当浓缩倍率一样的话,其脱附能耗高于盘(pán)式转(zhuǎn)轮(lún)。筒式转(zhuǎn)轮(lún)的浓缩倍率最高可以做到50倍(bèi),浓缩倍率越高(gāo)其搭配(pèi)的燃烧装(zhuāng)置或其他就规格(gé)越小,其模块(kuài)化沸石便(biàn)于(yú)安装和维护(hù)也是(shì)设备(bèi)的一大特点。

3)固定床沸石(shí)分子筛

不论筒(tǒng)式(shì)转轮或盘式(shì)转轮,其应用场景都要求工况(kuàng)具有连续性。因此(cǐ)在固定床(chuáng)活性炭发展的基础上,通过改变(biàn)吸附材料,形成了固定床的蜂窝沸石分(fèn)子筛吸附床。

由于沸石分子筛的特性,其动态吸附容(róng)量远小于活性炭,且脱(tuō)附温(wēn)度(dù)高(250℃左(zuǒ)右)。采用固定床系统对阀门的(de)气密性、固定床的保温、脱附温升的控制(zhì)等方面都加大了系统复杂。固定床沸石系统的应用,还需要积累经验和优化难(nán)点解(jiě)决方案。

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