疏水改性分子筛在高湿度环境下对甲苯的吸附性能

工程实践中Y分子筛在高湿度环境下吸附性能大幅降低,通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)预处理后进行mesoSiO₂壳层生长得到Y@mesoSiO₂,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过化学气相沉积法接枝到Y@mesoSiO₂壳层上,可获得疏水特性优异的Y@mesoSiO₂-S核壳分子筛。采用SEM、TEM、XRD、XPS和比表面积及孔径分析仪对改性前后Y分子筛形貌和结构进行分析,通过静态和动态吸附实验评价其对水和甲苯的吸附性能。结果表明：mesoSiO₂壳相在核相Y分子筛外表面成功生长,并将PDMS成功接枝在Y@mesoSiO₂壳层后,Y@mesoSiO₂-S的BET比表面积相比Y分子筛增加了2%;静态水蒸气吸附量从298 mg/g降至79 mg/g,动态水蒸气吸附量从245 mg/g降至76 mg/g,材料表面与水接触角得到显著提升。在RH80%时,Y@mesoSiO₂-S和Y分子筛对甲苯的饱和吸附量分别为167...     

ZSM-5分子筛/玻璃纤维复合材料的制备及其吸附性能研究

以硅溶胶、硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)、四丙基氢氧化铵(TPAOH)、NaOH为原料,采用水热法在玻璃纤维上合成ZSM-5分子筛.通过X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜对产物进行表征,考察了ZSM-5分子筛/玻璃纤维复合材料对含铜废水的处理效果.结果表明:在复合材料用量为0.8 g、180℃反应48 h、吸...     

疏水性分子筛对焦化废水生物处理尾水的吸附过程解析

采用表面活性剂为模板剂常温一步合成疏水性介孔分子筛(MCM-41-dry)和通过煅烧去除模板剂得到亲水性介孔材料(MCM-41-cal).分别以制备的两种分子筛作为吸附剂吸附焦化废水生物出水中COD和TOC组分,考察吸附剂浓度、pH值等对吸附过程的影响,并对吸附过程进行动力学拟合.结果表明,MCM-41-dry的吸附效果远远强于MCM-41-cal,归因于含有模板剂的材料表面具有较强的疏水性及含有高吸附容量的季铵基团.在25℃、吸附剂浓度为2g·L-1时,MCM-41-dry对焦化废水中COD和TOC的去除率分别达53%和66%,吸附量分别为64mg·g-1和17mg·g-1.拟二级动力学模型能够真实反映整个吸附过程.水样吸附前后的GC/MS数据表明,焦化废水生物出水中残留了长链烷烃、卤代物、多环芳烃等难降解有机物,经MCM-41-dry吸附后,各种物质浓度均得到降低,MCM-41-dry尤其对疏水性烷烃类有较好的吸附效果,表明该吸附剂能够优先吸附疏水性物质.此外,吸附剂对水具有一定的润湿性能,能与废水充分接触,从而利于其吸附水中的污染物,这使其用于实际废水的处理成为可能.     

挥发性有机物(VOCs)吸附材料的研究进展

目前,我国面临严重的挥发性有机物(VOCs)污染问题.吸附法是研究与应用最为广泛的VOCs治理技术.主要介绍了吸附净化VOCs原理和几种常见的VOCs吸附材料,包括活性炭、新型多孔炭材料、沸石分子筛、黏土基吸附剂、金属有机框架和介孔硅.详述了各吸附材料的VOCs吸附能力和优缺点,判断了其应用价值,并指出了为提升大规模工...     

纳米片层状ZSM-5分子筛制备及其对室内环境VOCs吸附性能

合成了1种新型分子结构的bola型表面活性剂,并以其为模板,以正硅酸乙酯、偏铝酸钠为硅源和铝源,按n（NaOH）∶n（NaAlO₂）∶n（SiO₂）∶n（SDA）∶n（H₂O）为30∶2.5∶120∶5∶4800进行配比,采用水热法制备出具有纳米片层结构的ZSM-5分子筛（H-ZSM-5）。采用扫描电镜、透射电镜、X射线和N₂吸脱附等技术表征所制备的片层ZSM-5分子筛。对传统ZSM-5、H-ZSM-5进行了甲醛分子静态吸附实验,发现H-ZSM-5分子筛静态吸附量显著高于传统微孔ZSM-5。采用较大分子直径的甲苯蒸汽分子评价吸附性能发现,纳米片层状H-ZSM-5分子筛具备吸附较大分子直径VOCs的能力,可以用于室内较大分子VOCs的净化去除。     

双组分VOCs在吸附树脂上的吸附穿透特性

选取超高交联吸附树脂（H-resin）和大孔吸附树脂（M-resin）作为吸附剂，采用固定床吸附法研究了单、双组分的正戊烷和环己烷在2种不同孔结构吸附树脂上的吸附穿透特性.结果表明：2种吸附树脂对正戊烷和环己烷的吸附主要依靠色散力作用，吸附树脂对摩尔极化率大的环己烷有更优秀的吸附能力.双组分吸附实验中，由于富含微孔的H-resin对不同组分VOCs的吸附作用力差别大，发生环己烷取代正戊烷的现象，并且取代随环己烷浓度升高而更加显著，但吸附温度由30升至50℃过程中，取代现象减弱.M-resin的孔主要分布在中、大孔区，对环己烷和正戊烷的吸附作用力相近，因而正戊烷和环己烷在M-resin上始终为共同吸附.     

ZSM-5分子筛疏水改性及催化H_2O_2氧化苯酚的性能研究

以甲苯为溶剂、三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,采用液相接枝的方法对ZSM-5分子筛进行疏水化改性,通过XRD、FTIR、N2吸附-脱附、TG、水静态吸附试验等手段对改性前后的ZSM-5分子筛进行了表征,并将其应用于苯酚的吸附及催化氧化研究。结果表明:改性后ZSM-5分子筛仍保持原有的孔道结构,-Si(CH3)3基团接枝到孔道表面,使比表面积和孔容、孔径均有下降;改性后ZSM-5分子筛水静态吸附率由3.82%降至1.12%,疏水性得到明显提高;改性后ZSM-5分子筛对苯酚的吸附机理符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,且对水中苯酚的饱和吸附量由30.7mg/g增加到36.9mg/g;疏水改性后的分子筛负载MnO2催化H2O2氧化降解苯酚的效率可达86.2%,且其吸附过程与催化氧化过程具有协同效应。     

吸附树脂吸附多组分VOCs的动力学特性及预测

采用微分吸附床（DAB）法研究甲苯、环己烷、正戊烷的单组分、双组分和三组分在2种不同孔结构吸附树脂上的吸附动力学行为,探讨了吸附树脂的孔结构对吸附动力学的影响,建立多组分吸附动力学预测模型.结果表明,单组分甲苯、环己烷和正戊烷在2种吸附树脂上吸附扩散阻力同时存在于微孔孔口和孔内,符合孔口-孔内双阻力模型（Dual模型）;采用孔口-孔内双阻力模型结合扩展Langmuir多组分吸附平衡方程,可根据单组分吸附动力学数据较好地预测双组分和三组分VOCs在2种吸附树脂上的吸附动力学曲线,预测值与实验值间的平均相对误差小于17%;相比于大孔吸附树脂,各组分在超高交联吸附树脂上吸附过程存在明显的竞争取代,取代顺序为甲苯 > 环己烷 > 正戊烷.     

ZSM-5沸石分子筛吸附-脱附VOCs的性能研究

以不同Si/Al比的ZSM-5分子筛为吸附剂,考察了硅铝比对其疏水性和吸附性能的影响.结果表明,随着Si/Al比的增加,其微孔孔体积和微孔表面积变大,当Si/Al100时,ZSM-5分子筛均具有良好的疏水性和对甲苯的选择性吸附能力,但脱附温度随之升高.同时,以4类VOCs(醇类、酯类、烃类、酮类)为吸附质,研究了ZSM-5分子筛吸附-脱附不同VOCs的性能.发现ZSM-5分子筛由于具有丰富的微孔结构更适合吸附小分子VOCs,对于同类VOCs分子,随着碳数的增加,分子大小和极性均增大,其与分子筛的作用力越强,热脱附温度越高,但VOCs在ZSM-5分子筛表面300℃左右就能脱附完全.     

蜂窝活性炭与沸石分子筛对涂装VOCs废气的吸脱附性能对比

选取工业涂装VOCs废气作为试验对象,以蜂窝活性炭和沸石分子筛为吸附剂,设计固定床小试装置进行VOCs吸脱附试验。结果表明：蜂窝活性炭的碘值、比表面积、总孔容及微孔孔容均大于沸石分子筛,分别是沸石分子筛的1.79,2.93,1.55,2.02倍;相同脱附温度、进气风速条件下,VOCs从蜂窝活性炭表面脱附更容易,其脱附时间远低于沸石分子筛;相同反应条件下,蜂窝活性炭对VOCs的饱和吸附量明显高于沸石分子筛,但沸石分子筛的饱和吸附量受反应温度和VOCs浓度的影响相对较小;循环吸脱附10次后,蜂窝活性炭和沸石分子筛对VOCs的吸附率分别下降为第1次时的71.35%和81.15%,沸石分子筛的吸脱附性能更为稳定;蜂窝活性炭饱和吸附量大、脱附时间快,适用于宽负荷、低风量、中高浓度VOCs废气处理;沸石分子筛空气动力学及循环吸脱附性能较好,适用于处理初始温度相对较高、中低浓度VOCs废气。     

高分子树脂与介孔分子筛吸附-脱附VOCs性能对比

采用溶剂热法制备介孔聚二乙烯基苯(PDVB)树脂,并以介孔分子筛MCM-41、SBA-15为参照,从吸附-脱附甲苯、邻二甲苯、均三甲苯性能和高湿度下的疏水性能方面对其进行对比研究.结果表明,PDVB具有最大的比表面积1219.1m2/g,其对低浓度甲苯吸附量约为介孔分子筛的2倍,同时吸附性能几乎不受水汽影响.随着VOCs分子尺寸增加,3种吸附剂对VOCs的饱和吸附量均有所增加,但PDVB的穿透吸附量明显高于分子筛.热重分析表明,在200℃以下3种吸附剂上吸附的有机分子均能脱附完全,具有优良的脱附再生性能.     

Application of high silica zeolite ZSM-5 in a hybrid treatment process based on sequential adsorption and ozonation for VOCs elimination

In this study, a hydrophobic synthetic zeolite, namely ZSM-5 is chosen as an adsorbent/catalyst for toluene removal. Experimental results showed that toluene adsorption onto ZSM-5 was favourable, following a Langmuir adsorption isotherm model. ZSM-5 zeolite was regenerated using gaseous ozone at low temperature. Adsorbed toluene was oxidised, releasing mainly CO₂ and H₂O. Traces of oxidation by-products such as acetic acid and acetaldehyde were formed and remained adsorbed after the oxidativate regeneration with ozone. After four successive cycles of adsorption/ozonation, the adsorption efficiency was not affected (92%–99%). These results showed that volatile organic compound (VOC) removal by adsorption onto ZSM-5 zeolite followed by ozone regeneration could be used as a promising hybrid process for the control of VOC emissions in terms of efficiency.     

空气湿度对低浓度有机蒸气在活性炭上吸附平衡的影响

采用吸附柱穿透曲线法测定了30℃不同相对湿度（RH）下4种低浓度有机蒸气（VOC）在活性炭上的等温吸附量，结果表明，水蒸汽对VOC吸附平衡的抑制作用。随着RH的增大，VOC浓度的降低而增大，且随着VOC分子极性的增强则有所增大；VOC水蒸汽吸了平衡的抑制作用，随着VOC分子极性的增强是有所减弱，提出一个基于竞争吸附机理的olanyi-Dubi-min方程，解释空气湿度对低浓度VOC在活性炭吸附平衡的影响。     

两种介孔分子筛动态吸附VOCs的研究

采用模板剂法制备了孔道规整、大比表面积的2种介孔分子筛MCM-41和SBA-15,并以甲苯、二甲苯、三甲苯为吸附对象,考察了介孔分子筛动态吸附VOCs的性能.结果表明,增加VOCs分子尺寸和浓度,降低床层温度可大幅提高介孔分子筛吸附性能.SBA-15由于介孔壁上的微孔结构适合吸附低浓度、小分子VOCs;MCM-41更适合吸附高浓度、大分子VOCs.TPD脱附试验表明,VOCs在介孔材料表面150℃下就能基本脱附完全.     

孔径调变对MCM-41分子筛吸附VOCs性能的影响

采用3种不同碳链长度的季铵盐表面活性剂C_nTAB(n=8,12,16)为模板剂,分别合成8-MCM-41、12-MCM-41和16-MCM-41介孔分子筛,并以甲苯、邻二甲苯、均三甲苯为吸附对象,考察了介孔分子筛动态吸附VOCs的性能.结果表明,通过减少表面活性剂的碳链长度,可以成功地把MCM-41分子筛的孔径调变为4.1、3.2和2.4 nm.吸附实验结果表明,当MCM-41孔径减小时,其对低浓度甲苯、邻二甲苯的吸附量大幅上升,均三甲苯存在孔道扩散效应,其吸附量增加不明显.吸附等温线表明,在2.4 nm孔道内,3种芳烃分子均属于典型的Langmuir单分子层吸附;当孔径大于2.4 nm时,芳烃分子出现明显的多层吸附和毛细凝聚现象.     

硅胶表面TEOS疏水化改性及吸附VOCs特性

以正硅酸乙酯（TEOS）为疏水改性剂,通过硅胶表面的羟基接枝反应,得到具备一定疏水性的改性硅胶;利用BET、FT-IR、XRD和TG-DTG等手段对改性硅胶的结构及稳定性进行了表征;在此基础上考察了改性硅胶对各类有机废气的吸附性能.结果表明,TEOS成功接枝在了硅胶表面,改性硅胶不仅具备一定的疏水性,而且机械强度增加到原来的66.85%,稳定性也都得到了提高; 550℃空气下焙烧后的改性硅胶仍具有疏水性且吸附容量是焙烧之前的2倍;在高湿度高浓度的废气治理中,TEOS改性硅胶表现出更高的吸附能力和优良的热再生性能.高浓度下改性硅胶的吸附容量是低浓度下的10倍且不受水汽的影响;改性硅胶循环10次的吸附/脱附几乎不变,且在一定条件下,15~30min就达到90%的脱附率.     

分子筛脱硅对其结构与吸附氨氮性能的影响

为提高分子筛吸附氨氮的能力,采用碱蚀法对4种不同硅铝比ZSM5型分子筛进行脱硅处理,对比了脱硅前后吸附氨氮性能的差异;结合X射线衍射、扫描电镜等分析手段观察了其孔隙与晶体结构、表面形貌的变化,同时借助X射线荧光光谱、傅里叶红外光谱等表征手段分析了其内部元素组成与骨架基团的变化;考察了分子筛脱硅处理对改善其吸附氨氮性能的影响机制.结果表明,分子筛经脱硅后氨氮吸附量大幅提高,硅铝比越大吸附氨氮性能改善越显著,其中,硅铝比最小的ZSM5-27型分子筛脱硅后的氨氮平衡吸附量由5.81mg/g上升至10.44mg/g,上升幅度亦达79.7%;碱蚀脱硅处理有效降低了ZSM5型分子筛的硅铝比,分子筛硅铝比越大降低越显著.分子筛脱硅后,其介孔比表面积与比孔容增加、孔径分布变得宽泛;晶体结构仍保持完整、晶粒形态变得更加清晰规整;离子交换容量增加、硅/铝氧四面体结构单元作用增强.碱蚀法对ZSM5型分子筛具有骨架脱硅补铝、疏通孔道等多重作用,脱硅后分子筛活性位点增加、氨离子扩散阻力下降,吸附性能得到改善.     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.