Ti/ZSM-5的制备及吸附特性研究

以F127为介孔模板剂合成了含Ti的ZSM-5沸石分子筛(Si-Al-Ti和Si-Ti)。以甲苯为分子探针,通过动态吸附测试研究了Si-Al(不含Ti的ZSM-5)、Si-Al-Ti和Si-Ti在干气和潮湿气流中的甲苯吸附性能。结果表明动态吸附容量顺序均为Si-Al-Ti>Si-Ti>Si-Al,向ZSM-5沸石分子筛的骨架中引入Ti元素有利于增大接触角,提升疏水性能。在干气条件下,样品的微孔和酸性对其吸附容量有显著的影响。而当吸附气流中存在水汽时,样品的微孔和骨架中的Ti含量都影响其动态吸附容量。Si-Al-Ti的五次吸附-脱附循环效率为98.5%,展现了优异的循环利用性能。

有序介孔材料与分子筛ZSM-5上甲苯吸附特性的研究

挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)对人类身体健康和自然生态环境都存在一定的威胁,控制VOCs排放势在必行。吸附法因在处理VOCs时具有低成本、操作简便和处理效率高等优点而受到广泛关注。非碳基的分子筛材料不仅具有与活性炭相近的VOCs吸附容量,同时克服了活性炭加热再生时的着火、爆炸等安全问题,是十分具有潜力的吸附剂材料。吸附剂的比表面积和孔道结构对其VOCs吸附性能有着重要的影响。在本工作中,以甲苯为探针分子,通过测定不同有序介孔材料与传统微孔沸石分子筛ZSM-5的动态吸附曲线,并结合Yoon-Nelson方程,探究吸附剂的结构参数对其VOCs吸附性能的影响。实验结果表明,样品的甲苯吸附容量受到样品中微孔的影响,而样品的甲苯吸附速率常数则主要受到样品总孔容和孔径的影响。

沸石分子筛用于挥发性有机物吸附的研究进展

挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)是生成臭氧和细颗粒物(PM_(2.5))的重要前驱体之一,对生态环境和人类健康都有重大的危害。针对低浓度的VOCs分离富集,吸附法具有低成本和操作简单的优势。在吸附法中,吸附剂的选择非常关键。沸石分子筛具有大的比表面积、可调控的孔道结构和尺寸、亲疏水性能及良好的水热稳定性和不可燃性,是一类十分重要的吸附剂材料。本文扼要介绍了沸石分子筛的结构对VOCs吸附性能的影响、吸附理论模型的相关应用以及整体式分子筛吸附剂在VOCs净化领域的研究进展。通过选择适宜拓扑结构和阳离子类型的沸石分子筛实现对特定VOCs分子的选择性吸附;通过提高硅铝原子比、表面改性、杂原子掺杂以及合成沸石分子筛基复合材料等方式提高沸石分子筛的疏水性能,增强沸石分子筛对水汽的抵抗能力。传统的微孔沸石分子筛由于微孔尺寸与VOCs分子尺寸相近,会限制VOCs分子在沸石分子筛孔道中的扩散,近年来,通过构建多级孔道或者缩小沸石分子筛的晶粒尺寸,可有效减小沸石分子筛中VOCs传质阻力,并提高其VOCs吸附容量。但由于在实际工业应用中,实验室合成的沸石分子筛样品难以与工业应用尺寸相匹配,需将沸石分子筛通过挤压成型或者涂覆等方式制成整体式吸附剂来提升其实际应用的适应性。在研究沸石分子筛吸附性能的同时,研究者们将经典吸附理论模型应用其中,从理论角度解释此过程中涉及的扩散和动力学问题。随着沸石分子筛吸附VOCs的性能的提升和机理研究的不断深入,沸石分子筛吸附剂在VOCs净化领域的应用不断拓展。沸石转轮是近年来整体式沸石分子筛应用的重要实践,并在其末端结合燃烧技术,降低VOCs的污染,已被广泛应用于VOCs尾气净化处理中。