【国瓷百科】VOCs用沸石分子筛原理及选型


发布时间:

2023-12-25

一、什么是VOCs?

VOCs是挥发性有机物英文名“Volatile Organic Compounds”的缩写,有时也称做VOC

VOCs的化学结构,可进一步分为8类:烷烃类、芳香烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物。VOCs 的来源可以分为工业源、移动源、生活源等,其中工业源是最主要的排放源,占比55%

普通意义上的VOC就是指挥发性有机物,按照世界卫生组织的定义,在常温下,沸点在50-250℃的化合物就是挥发性有机物;但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。常见的VOCs有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯、二异氰甲苯酯等。

日常生活中,食醋包含醋酸(学名乙酸),酒类饮品都含有酒精(学名乙醇),可以挥发进入空气,都属于VOCs。香水中含有各种各样的植物提炼或化学合成的芳香性化合物、精油类物质等,其中有许多属于VOCs,例如芳香醛、芳香酯等。此外香水中的助溶剂通常是乙醇等VOCs。一些水果(例如柠檬、橙子等)和日用清洗剂中含有苧烯,也是具有香味的VOCs。家庭装修和家具等释放的室内空气污染物,例如甲醛、苯、甲苯等都属于VOCs

二、沸石分子筛吸附VOCs的原理及优势

VOCs的处理方法有很多种,其中吸附法操作简单、经济合理,是富集和分离 VOCs 的有效方法之一。近年来,结合沸石转轮、沸石蜂窝、沸石转筒与蓄热式燃烧(RTO)或催化燃烧(RCO)的 VOCs 处理技术日益引起人们的关注。

分子筛(沸石)是指由TO4T=SiAlP 等)四面体通过共顶点连接而形成的具有规则孔道结构的无机晶体材料。分子筛吸附VOCs主要是通过其多孔材料的特性,对各类低浓度的VOCs 进行吸附去除。分子筛对VOCs的吸附包括物理吸附与化学吸附,其中物理吸附主要与分子筛的孔径分布以及VOCs分子直径相关,而化学吸附则主要与分子筛的硅铝比、阳离子种类以及VOCs分子的偶极矩有关。大量研究表明,拓扑结构、阳离子类型、多级孔道以及亲疏水性是影响分子筛吸附VOCs的关键因素。

分子筛吸附技术去除VOCs具有选择性好、安全性高、去除效率高、环境友好等特点,现已被广泛应用于诸多工况下的VOCs治理。分子筛也是催化剂中最常见的载体材料,其热稳定性好,对VOCs的吸附量大。分子筛是沸石转轮、蜂窝、转筒的核心材料,其通常具有均匀的孔道结构,比表面积大,在气体吸附分离领域具有广阔的应用前景。不同类型的分子筛因具有不同的结构特性,应用的领域也有较大差异。尤其是高硅分子筛疏水性好、稳定性高,是吸附VOCs的理想吸附剂。

    


三、沸石蜂窝、沸石转轮、沸石转筒如何进行分子筛选型

无论是沸石蜂窝、转轮还是转筒,对于VOCs的选择性吸附及其高容量是必须的,但三者之间还是有较大差异的。

1、沸石蜂窝采用特殊的制备工艺制成整体式蜂窝状,可降低风阻,同时对有机物的吸附效率大于90%,可长时间进行吸附-脱附循环使用。因此选用的分子筛需易于成型,尤其是在挤出时,要保证型体一致性。通过添加纤维素、甘油等,实现型体的同步、均匀干燥。

2、沸石转轮是将沸石分子筛涂覆于蜂窝状多孔玻纤上制备而成的一种转动吸附设备。因此选用的分子筛要适合于制浆涂覆工艺。转轮用的分子筛要求粒度细、易分散性、不沉降的特点。

3、沸石转筒的核心部件是蜂窝模块,此模块一般尺寸较大。转筒所选用的分子筛需具有密度轻,流动性好的特点。制作的模块方可具备低能耗、高成品率。

另外,在有些场景下,VOCs成份中含有部分烯烃类组分,这时要选择防聚合分子筛。因为烯烃类组分在高温下易发生脱水缩合,变成酯类物质。这类物质不易脱附,最后碳化,堵塞分子筛孔道,导致分子筛失效。

四、国瓷分子筛的优势

1、品类齐全。国瓷在VOCs吸附领域积累多年经验,分子筛品类可适用于大多数应用场景。针对转轮、转筒、挤出蜂窝,形成了各类专用分子筛。

2、客制化:公司有VOCs吸附评价实验室,凭借分子筛开发优势,可根据客户的不同需求,开发具有更加适宜的分子筛。

VOCs吸附分子筛


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