挥发性有 机化合物(VOCs)是一类有 机化合物的统称,是指饱和蒸气压在常温下>70Pa、沸点常压下在50~260℃的有 机化合物质,此类化合物对人类的健康有很大危害。VOCs种类包括酮类、烃类、醇类和脂类等。VOCs人为排放量主要来自使用有 机溶剂的工业活动、燃烧和交通运输工程。据统计,我国VOCs的排放量非常大,远高于粉尘和二氧化硫等污染物的排放量。就目前来看,我国对VOCs排放进行控制的技术还很不成熟,存在较多问题,给VOCs排放控制带来较大的难度,不利于环境的治理与改 善。因此,开展VOCs治理研究工作刻不容缓。
近年来,VOCs吸附剂的研究引起众多学者的兴趣。关于该体系的报道,以活性炭和分子筛居多。活性炭分子筛因其再 生困难、疏水性差、易燃烧等缺点,导致其在工业中的应用效果并不明显。
因此,开 发新的吸附剂来提高对VOCs的治理控制显得尤为重要。沸石是具有晶体结构和规则孔径的材料,均匀的孔径阻止大于一 定尺寸的分子进入晶格,具有分子筛的功能。其中,疏水沸石因具有良好的循环使用性、疏水性和热稳定性等特点而引起广泛关注。
1、分子筛吸附技术治理VOCs
分子筛不仅是一种催化材料,还具有良好的吸附分离功能,其在石油化工和环境化工等多个行业中都发挥着巨大作用。
迄今为止,已知结构的分子筛达213种,且从组分元素与骨架结构的多样性来看,尚有很大的发展空间。报道的分子筛吸附剂主要包括A型、X型、Y型、ZSM型分子筛。分子筛材料用于VOCs的分离净化,有很大的应用前景。
1.1、A型分子筛
在众多沸石分子筛种类中,A型分子筛是比较常用的一种。其结构与NaCl相似,属于立方晶系。该类型分子筛的吸附能力和离子交换能力很 强,常被作为干燥剂和吸附剂而广泛应用于化工、石油、医药等领 域。
1.2、X型分子筛
X型沸石是一种微孔材料,不仅可以进行离子交换,还可以体现其催化和吸附功能。X型沸石分子筛属于等轴晶系,具有立方八面沸石结构(FAU),其硅氧骨架和铝氧骨架结构与天 然八面沸石相同。
1.3、Y型分子筛
Y型分子筛因为具有良好的离子交换性能和较强的稳定性而受到人们的重视,逐渐加大了对其吸附性能的研究力度。将不同沸石固定床分子筛和活性炭作为实验对象,以穿透时间、吸附量为参考量,通过观察不同吸附剂的吸附能力来研究VOCs的不同进气浓度以及空速下对应的不同吸附性能。
1.4、ZSM型分子筛
ZSM-5分子筛的疏水性以及水热稳定性普遍较高,拥有良好的离子交换性能,因此其在脱除VOCs中非常受欢迎。根据相关工艺条件,考察了气流湿度、VOCs初始浓度、气流比速等因素对ZSM型分子筛吸附的影响。