工业常用吸附剂之沸石分子筛

目前在环保VOCs治理方面，大家越来越喜欢用沸石吸附剂来治理，因为用常规的活性炭已经无法满足部分工艺要求，比如说分子较小的苯乙烯很难被活性炭吸附掉，活性炭存在着易燃、吸脱附不稳定、寿命短、后期维护费用高等缺点。而沸石吸附剂凭借着其吸附量大，使用量更少，脱除更高等优点，已广泛应用于多个领域。

最早的分子筛是从自然界中发现的，自1756年到现在已陆续发现36种之多。这种天然分子筛是一种结晶的铝硅酸盐，因将其加热熔融时可起泡"沸腾"，因此又称沸石（Zeolite）或泡沸石，又因其内部微孔能筛分大小不一的分子，故又名分子筛或沸石分子筛。

一、吸附原理     

沸石分子筛具有多孔骨架结构， Mex/m【（Al2O3）x（SiO2）y】· mH2O，其中Me主要是K+、Na+、Ca2+等金属阳离子，x/n为价数为n的可交换金属阳离子Me的个数，m是结晶水的分子数。

吸附的原理是：分子引力作用在固体外表发生的一种“外表力”，当流体流过期，流体中的一些分子因为做不规则运动而碰撞到吸附剂外表，在外表发生分子浓聚，使流体中的这种分子数目削减，到达分离、铲除的意图。分子筛和活性氧化铝调配使用在吸附式干燥机作用更佳。

二、常用的分子筛分类

目前人工合成的沸石分子筛已超过百种。最常用的有A型、X型、Y型、M型和ZSM型等。A、X、Y型分子筛晶体结构如下图2-1所示：

A、X和Y型分子筛晶体结构

（a）A型；（b）X型、Y型

分子筛在结构上有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的洞穴，这些洞穴由孔道连接。洞穴不但提供了很大的比表面积，而且它只允许直径比其小的分子进入，从而对大小及形状不同的分子进行筛分。根据孔径大小不同和SiO2与Al2O3分子比不同，分子筛有不同的型号。如3A（钾A型）、4A（钠A型）、5A（钙A型）、10X（钙X型）、13X（钠X型）、Y（钠Y型）、钠丝光沸石型等。

三、常用分子筛的重要参数

1.分子筛几个重要技术参数

(1)  颗粒度：分子筛吸附剂制造的微球的外观，颗粒度规划把持在上下限之间，大于95%上、下限及上限均不能超过5%。

(2)  抗压强度：因为运用微球的工况条件大可能是压力差较大，假设抗压强度不相符恳求，极易形成分子筛的破损，除了影响使用寿命外，还可能使配备管道拥塞形成严峻作用。

(3)  堆积密度：分子筛吸附剂的堆积密度与抗压强度根本上呈正比，在吸附容量不变的情形下，堆积密度越大越好。

(4)  装含水量：包装含水量越小，也就是标明微球在储存和运送进程中的预吸附越少。

2.常用沸石分子筛的特性如下表3-1所示：

表3-1常用吸附剂特性

四、分子筛与其他吸附剂相比有以下优点∶

1.吸附选择性强

这是由于分子筛的孔径大小整齐均一，又是一种离子型吸附剂，因此它能根据分子的大小及极性的不同进行选择性吸附。如它可有效地从饱和碳氢化合物中把乙烯、丙烯除去，还可有效地把乙炔从乙烯中除去，这一点是由它的强极性决定的。

2.吸附能力强

即使气体的组成浓度很低，仍然具有较大的吸附能力。

3.在较高的温度下仍有较大的吸附能力，而其他吸附剂却受温度的影响很大，因而在相同温度条件下，分子筛的吸附容量大

正是由于上述优点，分子筛成为一种十分优良的吸附剂，广泛用于基本有机化工、石油化工的生产上，在污染气体的治理上，也常用于含SO2、NO、CO、CO2、CCl4、水蒸气和气态碳氢化合物废气的净化。目前，沸石分子筛在挥发性有机物治理领域得到了广泛的应用。沸石分子筛转轮在大风量、低浓度的挥发性有机物治理方面，发挥着越来越大的作用，它可以把浓度只有每立方米几十毫克的VOCs进行10～20倍的浓缩，使之成为可以进行回收或燃烧处理的气体。