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常用VOCs吸附材料介绍

2021-01-04 14:08:53 东莞市中科新蓝科技有限公司 阅读

可用于VOCs气体捕集的吸附剂主要为多孔材料,如活性炭、活性炭纤维、硅藻土、介孔二氧化硅、金属有机骨架(MOFs)以及分子筛等,下面分别介绍下相关吸附材料特性。

活性炭和活性炭纤维属于炭基多孔材料,吸附容量大、耐酸碱且成本低廉,是应用最为广泛的吸附剂材料,然而其丰富的表面基团易于与VOCs分子发生化学吸附或形成稳定的氢键,解吸/脱附不彻底,且炭基材料不耐高温导致再生困难;硅藻土是由无定形水合二氧化硅组成的硅藻壳,水热稳定性差且主要为大孔结构,不利于低浓度下的VOCs气体吸附;介孔二氧化硅同样受限于自身较大的介孔孔道,对动力学直径较小的VOCs分子吸附结合力相对较弱,富集低浓度VOCs气体能力较差;金属有机骨架化合物(MOFs)是一种新兴的多孔材料,对VOCs分子具有较高的吸附容量,但其前驱体制备成本高,合成时需使用大量的有机溶剂,且热稳定性差,目前尚处于基础研发阶段;沸石分子筛是一种人工合成的结晶态的硅酸盐,具有在分子尺寸上高度有序、孔径可调的微孔孔道,骨架结构丰富,可根据VOCs分子大小进行选择性吸附,且分子筛热稳定性好,易于再生。目前,分子筛已广泛用于工业上吸附/分离过程,其中分子筛转轮技术已成功应用于工业排放VOCs气体的吸附捕集。

分子筛是[TO4](T:Si、Al、Ti、Sn 等)四面体结构单元按特定方式连接形成的骨架拓扑结构。截至2016年,国际分子筛协会(IZA-SC)公布了231 种分子筛的骨架拓扑结构(通常采用三个字母形式来表示,如CHA、MFI、FAU 等),丰富多样的骨架拓扑决定了分子筛具有多变的孔道结构(尺寸、维度以及联通性)和独特的笼结构,常见的分子筛孔道尺寸分布在0.35 ~ 0.9 nm之间,基本上与VOCs分子尺寸相对应,而笼结构提供了VOCs分子的吸附空间,使其具有高吸附容量。因此,对于特定VOCs的捕集,可以选择孔径与其动力学直径相匹配的分子筛吸附剂,减弱分子扩散和努森扩散效应的影响,提高孔内吸附速率,加强VOCs 分子在孔/笼内的有效吸附,提高分子筛吸附剂对VOCs 分子的吸附容量。

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由上图可见,对于不同动力学直径的VOCs分子,可选择与之孔径相匹配的分子筛进行吸附捕集。

来源:VOCs减排工作站



标签:   吸附材料


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