在一般情况下,沸石结构中的孔道和孔穴都充满了水分子,分子围绕着可交换的阳离子形成水化球,常在350℃或 400℃下加热数小时或更长时间沸石将会失去水分子。
这时,些有效直径小到足,通过孔道的分子将易于被沸石吸附在脱水孔道和孔穴中,直径过大无法进入孔道的分子将被排斥,这就是人们熟悉的沸石的选择性吸附。选择性吸附1925年发现脱水菱沸石能强烈地吸附水、、乙醇,而完全不能吸附、和苯,即具有选择性吸附的特性。
如上所述,沸石晶体内部存在很多孔穴和孔道,它们的体积占沸石晶体总体积的50%以上,而且孔穴、孔道大小均匀、固定,和普通分子的大小相当。一般孔穴直径在6?15A之间,孔道直径约在3?10A之间。表2-8是沸石、硅胶和活性炭对直链烃选择吸附的实验结果,从表中数据可以看出,活性炭对各种烃类的吸附量都很高,而硅胶在室温下对挥发性丁烷-正丁烷和异丁烷的吸附量则很低,说明它们的吸附作用是没有选择性的。只有5A分子筛具有选择性吸附作用,很明显只有那些直径比较小的分子,才能通过沸石孔道(5A分子筛的孔径为5人)被吸附,而直径大的分子,由于不能进入沸石孔穴,则不能被沸石吸附,因此沸石的选择吸附、筛分分子性能决定于沸石的孔径和被吸附分子的大小。
1>结构改性即改变沸石的 SiO2/M2O3M=Al、Fe、B、Ca从而达到沸石改性的目的。此类改性沸石的主要方法有水热脱铝、化学法脱铝、水热与化学法结合脱铝。
2>沸石内孔结构改性即改变沸石的酸性位置或限制沸石内孔的大小。此类改性如金属阳离子交换、酸碱处理改性、高温活化改性等。其中离子交换即指补偿阳离子的交换目前应用较多。沸石骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属离子它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换制成各种价态的其他金属离子型沸石。
3>沸石晶体表面改性。例如加入不能进入沸石孔道的大分子金属有机化合物以达到改性目的。近期发展起来的三种沸石表面改性方法有沸石内配位化学、化学气相沉积和沸石的表面有机金属化学。
沸石应用于性废水处理的工程应用,还需进行以下方面的研究:
(1)沸石的改性技术研究。由于天然沸石的吸附能力有限,需要对沸石材料本身进行改性研究,以提高沸石的吸附容量和吸附选择性;
(2)加大人工合成沸石材料的吸附性能研究;
(3)吸收性核素后的沸石处理技术研究;
(4)沸石材料与其他工艺联合处理性废水的组合工艺研究。
沸石转轮(沸石分子筛转轮)常见问题及解决方法
沸石转轮(沸石分子筛转轮)出现高沸点VOCs残留聚合
废气处理中含有高沸点VOCs物质时,若脱附热量不足,吸附质未被完全脱附,会使得吸附质在近吸附短蓄积残留,日久会发生聚合现象,进而阻塞沸石吸附位置,造成该区域吸附效能减弱。为使吸附于沸石中的高沸点VOCs能完全脱附,给出如下建议:
(1)设置前端高沸点VOCs物质去除设备为了避免高沸点VOCs物质吸附造成脱附困难,可在废气进入吸附转轮之前加前置滤布或活性炭过滤、加装除雾器或冷凝器等,先将高沸点VOCs物质去除。
(2)提高脱附热容量方法一为提高脱附温度,建议温度控制在180-200℃之间,高不超过220℃,以免过多余热导致冷却不,影响吸附段效果;另一种方法为提高脱附再生风量,降低浓缩倍数,这样可达到充分脱附再生效果。
(3)定期以洁净水进行***清洗清洗时需注意水质状况,若其中大量含有钙、镁等离子,将可能会在沸石内形成碳酸盐,阻塞沸石转轮的蜂窝状孔隙;而水中的可能占据沸石的吸附位置,阻碍对VOCs的吸附效能,此外水中所含微量***物质也会毒化沸石。所以建议利用高压喷嘴将清洗水形成微细雾滴状,并以系统冷却段干净空气做气流载体。
(4)定期进行高温脱附再生定期做高温脱附处理,将有效脱除高沸点VOCs物质成分,同时亦可达活化沸石转轮的效果,一般脱附温度以300℃为适宜。
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