常用VOCs吸附材料介绍.docx

常用VOCs吸附材料介绍可用于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，分子筛己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T04（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、MFEFAU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0350.9nm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。VOCs分子氯不乙酸乙酯间-二甲笨邻二甲革对二甲苯三氯乙烯三氯甲烷甲笨笨乙酬丙酮乙酹乙酸正己烷.5Q.5Q.5O.5QX7三三=三三三T=一m三一FAUAFIMWWMORBEACAN分子筛母架MFI/ MELSTTLTACHA图1常见的VOCS分子动力学直径与分子筛孔径尺寸之间的对比关系由上图可见，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。