典型挥发性有机物在疏水Y分子筛上的吸/脱附研究

发布时间：2021-02-04 00:44

　　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。 

【文章来源】：煤化工. 2020,48(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

Y分子筛样品改性前后的FT-IR图

为模拟工业VOCs吸附条件，在空速15 000 m L/(h·g)、吸附温度35℃、相对湿度60%、吸附剂入口质量浓度C0为5 000 mg/m3的实验条件下，采用动态吸附装置，评价HY5和F-HY5分子筛对甲苯的吸附能力，动态吸附曲线见图3、吸附参数见表2。吸附剂出口质量浓度记作C，当C/C0=1时，表示吸附剂吸附饱和。HY5和F-HY5分子筛存在着本征微孔组织结构，其微孔孔壁对甲苯分子具有强烈的吸附作用，在较低相对压力下，可使甲苯分子迅速填充Y分子筛的微孔[14]。由图3可知，分子筛样品的微孔对甲苯的单层吸附达到饱和后，吸附速率明显下降，这是由于Y分子筛颗粒之间堆积形成介孔而发生了多层吸附所致。在相对湿度60%的条件下，当有机物与水汽共同进入Y分子筛体系内时，HY5分子筛表现出对极性水分子强烈的选择吸附性，并且存在甲苯在分子筛内吸附饱和后，又被水分子部分置换出的现象，在图3中显示为穿透曲线中C/C0大于1，这是因为H+会与水分子产生氢键，从而置换出吸附的甲苯；而F-HY5分子筛表面覆盖有致密的疏水二氧化硅层，与水的相互作用力降低，表现出优异的疏水性能。

Y分子筛样品改性前后的XRD图见图1。由图1可见，改性后Y分子筛晶体结构基本完整，峰型尖锐，基线较平，没有出现杂质峰，但主要衍射峰的位置出现偏移，发生不同程度晶胞收缩，并且衍射峰的强度有所下降，G-HY5和F-HY5的相对结晶度（相对于HY5的结晶度）分别为86%和81%，其原因可能是由于部分Y分子筛骨架铝与TMCS中氯离子发生高温脱铝反应，引起了晶格缺陷的增多，分子筛孔道结构规整性降低，而导致了衍射峰强度的降低。气相覆硅改性后，样品在2θ=6.2°处仍出现衍射峰，表明其层间距并未发生显著变化，由此推测，气相覆硅改性将无定型二氧化硅插入到Y分子筛的层间。F-HY5样品中的衍射峰低于HY5的衍射峰(尤其在低角度)，可能与二氧化硅插入到层间、使Y分子筛骨架中Si—O—Si键的张力减小有关[10]。


本文编号：3017429