分子篩吸附
概述：是分子篩是一種硅鋁酸鹽，主要由硅鋁通過(guò)氧橋連接組成空曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內(nèi)表面積很大的空穴。此外還含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水。由于水分子在加熱后連續(xù)地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又有許多直徑相同的微孔相連，比孔道直徑小的物質(zhì)分子吸附在空腔內(nèi)部，而把比孔道大得分子排斥在外，從而使不同大小形狀的分子分開(kāi)，直到篩分分子的作用，因而稱作分子篩。
分子篩主要用于各種氣體、液體的深度干燥，氣體、液體的分離和提純，催化劑載體等
是指具有均勻的微孔，其孔徑與一般分子大小相當(dāng)?shù)囊活愇镔|(zhì)。分子篩的應(yīng)用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等，但是使用化學(xué)原料合成分子篩的成本很高。常用分子篩為結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連而形成分子尺寸大?。ㄍǔ?.3~2 nm）的孔道和空腔體系，因吸附分子大小和形狀不同而具有篩分大小不同的流體分子的能力。
作用：可以區(qū)分粒徑不同的分子以及吸附不飽和分子和極性分子。
工作原理：
首吸附功能：分子篩對(duì)物質(zhì)的吸附來(lái)源于物理吸附（范德華力），其晶體孔穴內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫(kù)侖場(chǎng)，對(duì)極性分子（如水）和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力。篩分功能：分子篩的孔徑分布非常均一，只有分子直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進(jìn)入分子篩的晶穴內(nèi)部。通過(guò)吸附的優(yōu)先順序和尺寸大小來(lái)區(qū)分不同物質(zhì)的分子，所以被形象的稱為“分子篩”。
結(jié)構(gòu)：
由此構(gòu)成的蛋白多糖聚合體曲折盤(pán)繞，形成多微孔的篩狀結(jié)構(gòu)，稱為分子篩。分子篩只允許小于其微孔的物質(zhì)通過(guò)，對(duì)大于其微孔的大分子物質(zhì)、細(xì)菌等則具有屏障作用。使基質(zhì)成為限制細(xì)菌等有害物質(zhì)擴(kuò)散的防御屏障。
沸石分子篩的應(yīng)用類型
沸石分子篩在VOCs治理中，主要以盤(pán)式轉(zhuǎn)輪、筒式轉(zhuǎn)輪和固定床分子篩的形式進(jìn)行應(yīng)用。
1）盤(pán)式轉(zhuǎn)輪
盤(pán)式沸石轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)分區(qū)為吸附區(qū)、再生區(qū)及冷卻區(qū)三個(gè)部分，一般都是按10:1:1的分區(qū)比例。
吸附區(qū)：廢氣迎風(fēng)面，一般風(fēng)速控制在2-4Nm/s，凈化效率一般在90-97%，凈化氣進(jìn)入煙囪。
冷卻區(qū)：一般采用制程氣進(jìn)行冷卻，一方面降低了冷卻區(qū)沸石的溫度，使得其具有吸附性，另外也順利實(shí)現(xiàn)了熱能回收。
脫附區(qū)：將經(jīng)過(guò)熱回收的氣體，再進(jìn)行加熱溫度到200℃左右，進(jìn)入脫附區(qū)進(jìn)行冷卻。脫附再生的風(fēng)量一般是進(jìn)氣的10-20倍。當(dāng)進(jìn)行高溫再生，最高溫度可達(dá)到300℃左右，需要在設(shè)計(jì)時(shí)選擇高溫再生型轉(zhuǎn)輪。
2）筒式轉(zhuǎn)輪
筒式沸石轉(zhuǎn)輪除了材料加工上的差異，從結(jié)構(gòu)上和盤(pán)式有很大的區(qū)別，利用模塊化沸石材料填充成筒狀結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)VOCs的吸附濃縮。結(jié)構(gòu)分區(qū)上沒(méi)有了盤(pán)式的冷卻區(qū)，當(dāng)濃縮倍率一樣的話，其脫附能耗高于盤(pán)式轉(zhuǎn)輪。筒式轉(zhuǎn)輪的濃縮倍率最高可以做到50倍，濃縮倍率越高其搭配的燃燒裝置或其他就規(guī)格越小，其模塊化沸石便于安裝和維護(hù)也是設(shè)備的一大特點(diǎn)。
3）固定床沸石分子篩
不論筒式轉(zhuǎn)輪或盤(pán)式轉(zhuǎn)輪，其應(yīng)用場(chǎng)景都要求工況具有連續(xù)性。因此在固定床活性炭發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變吸附材料，形成了固定床的蜂窩沸石分子篩吸附床。
由于沸石分子篩的特性，其動(dòng)態(tài)吸附容量遠(yuǎn)小于活性炭，且脫附溫度高（250℃左右）。采用固定床系統(tǒng)對(duì)閥門(mén)的氣密性、固定床的保溫、脫附溫升的控制等方面都加大了系統(tǒng)復(fù)雜。固定床沸石系統(tǒng)的應(yīng)用，還需要積累經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化難點(diǎn)解決方案。
