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HZSM-5型分子篩吸附及化脫除VOCs
摘要:含揮發性有機化合物VOCs(Volatile Organic Compounds)的廢氣是大氣污染的主要來源之一。在工業的VOCs治理技術中,往往將沸石轉輪吸附濃縮技術與蓄熱催化燃燒技術(RCO)相結合。
含揮發性有機化合物VOCs(Volatile Organic Compounds)的廢氣是大氣污染的主要來源之一。在工業的VOCs治理技術中,往往將沸石轉輪吸附濃縮技術與蓄熱催化燃燒技術(RCO)相結合。廢氣經過沸石分子篩轉輪進行吸附-脫附-濃縮連續性過程,被濃縮后的廢氣再進入蓄熱式催化燃燒裝置凈化,并有效利用有機物燃燒釋放的富余熱量,節省電力消耗,降低運行成本。實際工業生產過程中廢氣含水量高,水分與VOCs形成競爭吸附,占據轉輪的吸附空間降低VOCs的脫除效率,探究疏水性影響因素,提高吸附劑抗水性是當前研究工作的熱點。蓄熱式催化燃燒技術的核心是高效燃燒的催化劑,催化劑的穩定性和低溫活性是現階段催化燃燒處理VOCs的關鍵任務?! ∥椒矫?,本文基于具有良好吸附性能的商業HZSM-5型分子篩探究硅鋁比與其抗水性之間的關系,針對幾種不同沸點的有機氣體:間二甲苯、正己烷、丙酮、乙醇、乙酸乙酯探究HZSM-5型分子篩吸附規律、抗水性規律,為工業吸附工藝設計提供可靠依據。催化燃燒方面,本文基于具有較高的低溫活性和較高的耐熱性的Pd基催化劑開展了典型VOCs催化氧化反應穩定性和低溫活性特征具體研究內容如下: 本文考察不同硅鋁比HZSM-5型分子篩(硅鋁比分別為23、42、80、280、882)商業粉末分子篩的物理、化學結構,以及對丙酮的吸附性能、疏水性性能測試。通過對有機氣體動態吸附規律研究發現,在一定的進口濃度、流量下,穿透曲線的形狀基本相同。硅鋁比對同種單組分VOC的吸附無明顯差異,但是增加水汽后發現,硅鋁比為280時,吸附性能最優。原因在于分子篩骨架中Si4+被Al3+取代時骨架帶負電荷,為平衡Al-O四面體負電荷,在骨架中必須存在單價或多價陽離子補償,這些陽離子成為極性點,極性更強的水分子具有更強的吸附效果。在濕氣條件下,提高硅鋁比,分子篩的疏水性增強,利于對VOCs的吸附?! ι鲜隹顾詢灝惖腍ZSM-5(280)分子篩采用涂覆漿液技術制備了HZSM-5(280)分子篩為涂層的蜂窩陶瓷型吸附劑,考察不同涂覆量、VOCs種類(丙酮、正己烷、乙酸乙酯、乙醇)對吸附性能的影響。發現有機物的極性越大,其飽和吸附量越大。而隨涂覆量的增加,吸附飽和時間延長,吸附飽和容量降低。