有害废气探究：沸石转轮及活性炭对废气湿度的要求

查看全部 · 发表于 2021-4-24 09:54:18

沸石转轮吸附浓缩与活性炭吸附浓缩已经成为当前废气治理市场上两种主流的治理工艺。当然有活性炭的吸附净化效率衰减及着火的安全隐患，沸石转轮已经开始逐渐被国内的广大业主所接受！

笔者发现，在沸石转轮的技术交流中，一般会调研业主的废气的相对湿度，因为沸石转轮的选型中，沸石转轮厂家会要求提供废气的相对湿度，由于相对湿度超过80%RH，沸石转轮的净化效率将会出现极大的下降。所以沸石转轮工艺，如果废气的相对湿度超过80%RH，需要增加调湿单元。

那么，活性炭对废气的相对湿度有没有要求呢？不但有，而且相对湿度的要求比沸石转轮还要低，活性炭对废气相对湿度的要求为60%。而目前笔记见到的活性炭吸附设备中几乎没有调湿单元。

有研究表明：活性炭这种疏水性吸附材料 , 当相对湿度超过 60 %后便开始吸水 ,但疏水性沸石在相对湿度达到 80 %时, 都能保持几乎不吸附水的特性。

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沸石疏水的原理：

常用的沸石分子筛是一种人工合成的不溶性铝硅酸盐,它的晶体结构属立方晶系 ,由Si/O 和 Al/O 四面体结构单元所组成。其中硅原子或铝原子构成四面体的中心, 所有硅氧四面体和铝氧四面体都是通过共用顶点的氧原子而连接成多元环, 多元环互相连接而成立体的骨架。

这类铝硅酸盐中硅氧比为1∶2 ,符合于最简单式 SiO2 。由于在格架中有 Al3+离子代替了 Si4+离子 , 格架就带负电荷, 为平衡Al/O 四面体的负电荷 , 在格架的空隙中必须存在补偿电荷的阳离子存在, 这些阳离子便成为极性点,使沸石分子筛具有亲水特性。人工合成的沸石的吸湿能力比硅胶还强, 能达到每升空气中的水分低于10-4mg 。

因此 ,要提高沸石分子筛的疏水性,就要通过消除极性离子,即降低结晶中铝的含量,疏水沸石结晶骨架中,没有铝原子,只有硅与氧原子。硅与氧原子的键距为1.6 ,离子半径各为 0.40 及1.40 , 因此 , 吸附微孔被氧原子所包围。这种 Si -O -Si 键中的氧原子并不呈碱性, 也不形成氢键。从而微孔表面无极性 ,表现出疏水特性。