姚培，BOARDMAN Gregory D，李恩田（常州工程职业技术学院化学与材料工程学院，江苏 常州64；弗吉尼亚理工大学土木与环境工程学院，美国 黑堡 406；常州大学石油工程学院，江苏 常州06）



生物气中吸附法去除硅氧烷的研究进展

姚培1，BOARDMAN Gregory D2，李恩田3
（1常州工程职业技术学院化学与材料工程学院，江苏 常州213164；2弗吉尼亚理工大学土木与环境工程学院，美国 黑堡 24061；3常州大学石油工程学院，江苏 常州213016）

摘要：生物气中痕量有机物硅氧烷的存在严重阻碍了生物气作为绿色可再生能源的利用，吸附法是去除半挥发有机物的一种主要方法。本文介绍了吸附法去除生物气中硅氧烷的研究进展，指出吸附剂的选择、铺集硅氧烷方法、定量硅氧烷浓度等是吸附法处理的技术难点。重点分析了活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等吸附剂吸附去除硅氧烷研究现状；比较了撞击器、不锈钢罐、Tedlar 袋等取样方法捕集硅氧烷的优缺点；通过比较GC、GC-MS、FTIR等分析测试量化硅氧烷浓度；并探讨了吸附法去除硅氧烷的吸附机理，指出加强不同吸附剂表面化学研究、研究吸附硅氧烷机理、吸附模型拟合是吸附去除硅氧烷领域的主要研究方向。

关键词：生物气；硅氧烷；吸附剂；活性炭；硅氧烷捕集

第一作者及联系人：姚培（1981—），女，讲师，主要从事环境化学方面的教学与研究工作。E-mail yaopeitel@163.com。

生物气作为一种新型高效的可再生绿色能源，已开发沼气发电、沼气制热等资源化利用技术，生物气作为燃料，可减少温室气体（GHG）、微小颗粒和氮氧化合物的排放，具有更广阔的发展空间和多重的经济环境效益。填埋场以及污水处理厂污泥厌氧消化产生的生物气除甲烷、二氧化碳等主要组分外，还含有其他组分（氮气、氧气、硫化氢、硫醇、卤代烃和硅氧烷等），硅氧烷的存在严重影响生物气使用，阻碍生物气的使用价值[1]。其中硅氧烷对生物气应用的不利影响非常大。

本文主要介绍了硅氧烷的来源、危害以及硅氧烷去除技术的研究，还总结了吸附法去除生物气中硅氧烷的研究进展，并简要探讨了硅氧烷吸附去除进一步的研究和发展方向。

1 硅氧烷的来源、特性及其危害

硅氧烷是一种无毒的化合物，具有不易被水沾湿的、抗菌性能、柔软组织、低的表面张力、热稳定等主要特性，常作为制药产品、化妆品和个人洗护用品的一种惰性添加剂（如洗护用品、洗涤剂、除臭剂、密封剂、唇膏）。硅氧烷无处不在，包括医药制品、油墨、黏合剂、润滑油和热交换流体。因此，在最近十五年里废水中硅氧烷的含量大大增加[2]。

常见硅氧烷的特性见表1。由于硅氧烷的水溶性比较低，比其他有机物更容易吸附，容易吸附在污泥棉絮中而不是水相，使得污泥中硅氧烷浓度增高。在厌氧分解中，大部分硅氧烷由于有机物的分解和升温从污泥絮体中释放出来。它们进入到生物气中，尤其是环状硅氧烷（D4，D5），在污泥分解生物气中浓度较高。最具有挥发性的硅氧烷，如D2分散在空气中，与氢氧根结合形成硅烷醇。小分子硅氧烷（如D3）具有挥发性，因此只有少量存在于废水当中，主要以分子形式存在于气相中[3-4]。BLETSOU等[5]调查60%的硅氧烷进入到污泥排放的废水处理工厂中。在厌氧高温处理污泥消化中，大分子主要是D4、D5，而更大的分子D6由于其低的蒸气压，不会在污泥消化中挥发而仍然存在污泥中。

近几年来，不少研究机构评估硅氧烷对人类和环境的风险。CARSTEN等[6]已发现L2会刺激皮肤，影响肾脏，已将L2归为危险物质。美国环保局（EPA）和康宁公司报道[7]指出，D5可能是致癌物质。加拿大有报道[4]指出：在市政供水中存在硅氧烷不利于鱼和水生组织的生存，同时D4、D5影响荷尔蒙的分泌，从而有可能影响人类繁殖。我国是硅氧烷生产大国，对周围环境造成的危害是不可低估的。

在我国，规模化沼气主要用于燃烧发电，有机硅的存在会严重破坏发动机，燃烧时硅氧烷会转化为微晶二氧化硅，使燃料催化剂和润滑油失活，沉积在燃烧室内壁和活塞、阀门等表面，阻碍热传导并导致发动机和部件的磨损，缩短设备维修时间间隔，减少设备使用寿命，严重影响沼气的高效利用，所以机械制造商对沼气中硅氧烷含量有严格要求。农业废弃物和大多数工业废弃物厌氧消化产生的沼气不含有此类物质，硅氧烷的不利影响一般只涉及填埋场或污泥厌氧消化产生的沼气，这些沼气中的总硅氧烷浓度一般高于50mg/m3（标准）。

据英国环境机构（UKEA）报道[8]，垃圾填埋气（LFG）作为汽车燃料，挥发性甲基硅氧烷（VMS）和三甲基硅氧醇（TMSOH）必须完全去除。如果用作引擎内部燃烧[9]，发动机、微型涡轮机制造商要求挥发性甲基硅氧烷的含量低于20mg/m3（标准）。而用作车辆燃料的生物气中，还没有建立最低标准[4]。对于燃料电池来说[10]，生物气中痕量化合物使得电池退化或影响整个系统的持久性。硅氧烷在固态氧化物燃料电池使用中必须完全去除，即使浓度在10−9也影响镍阳极燃料电池，导致其严重的退化或阳极中毒。因此提高能源利用率，净化沼气，使用前去除硅氧烷往往是必要的，也是必须的。

2 生物气中硅氧烷的去除技术

表1 常见硅氧烷的性质

自20世纪末欧美政府增大生物气使用津贴，扩大生物气利用，硅氧烷阻碍生物气问题引起国外关注。而国内对半挥发性有机物硅氧烷的去除还处于研究开始阶段，国内只有少数实验室进行实验研究[11-12]。

沼气净化硅氧烷处理主要采用吸附法、吸收法、低温冷凝、生物方法、催化工艺、膜分离方法和气体渗透膜分离等。目前有3种处理硅氧烷方法已经用于商业化：吸附、吸收、深度冷凝。吸收操作中吸收剂的大量使用以及后续分离处理使得能耗增大，大多采用酸进行吸收，对设备的要求也很高。深度冷凝操作对于硅氧烷浓度较高的气体处理比较适合，需要结合逆流吸收塔一并使用，对于浓度较低的情况，经济效益并不是很理想。吸附法是一种操作简单、运行成本较少的气体净化处理方法，也深得研究者研究和工业化应用的亲睐。媒介吸附被证明是商业操作最主要的方法，也期待在将来广泛应用。

3 吸附法中各种技术难关

3.1 不同吸附剂的选择

不同学者采用常见吸附剂对硅氧烷进行吸附测试、吸附对比，得到一些实验规律，并为工业应用中提供宝贵的技术支持。

3.1.1 活性炭

活性炭是一种高比表面积的多功能多孔性吸附物质，不具有极性，优先吸附非极性分子或者带有离子化的分子，因此活性炭适合于硅氧烷类有机分子的吸附。生物气中硅氧烷与甲烷同在，活性炭需经过处理以达到硅氧烷的去除而不需要移除甲烷[13]。

DEWIL等[2]发现活性炭对于环状硅氧烷的吸附能力要高于线性硅氧烷。通过加热对吸附质进行解析，效果不是太好，得到的再生吸附质吸附容量不高，因此一般替换吸附质活性炭。ELISABETTA 等[14]通过固体吸附剂对生物气的实验研究，新鲜活性炭对D3吸附容量效果优于碱活化和无机盐活化的活性炭。同时证实D3在吸附过程中转化为硅酮和硅石，使得活性炭再生效果不佳。

MATSUI等[15]采用活性炭吸附D4、D5，试验结果表明，活性炭的吸附比在0.056～0.192，活性炭有较高pH值有利于吸附表现。当Brunauer-Emmett-Teller（BET）表面面积、孔体积和pH值增加时，吸附比也增加。SANGCHUL等[16]采用不同吸附剂对L2、D4、D5进行吸附，结果表明L2在活性炭吸附剂中吸附能力高于非活性炭吸附剂。D4、D5在另外两种吸附剂上有较大的吸附容量。L2、D4、D5在非活性炭吸附剂上可以吸附和解吸。对于L2来说，炭质吸附剂优于非炭质吸附剂。

ALBA等[17]用12种活性炭对D4进行动态吸附试验。结果表明，D4的吸附与活性炭构造上有很大相关，其中木材化学改性的活性炭效果最佳，当D4的浓度减到和真实生物气中浓度大致相同时，吸附容量减半。CH4、CO2、湿度的存在大大减少了活性炭对D4的吸附容量。

活性炭吸附容量的主要影响因素有：硅氧烷的种类（硅氧烷的不同形式以及相关浓度）、其他化合物的存在（与硅氧烷竞争活性炭的孔空间）、生物气物理性质（水分含量、温度、相对湿度）以及活性炭种类（BET表面积、是否饱和、微孔体积、活性炭表面官能团）。活性炭吸附处理硅氧烷占据较大的比例，也取得一些研究成果。

3.1.2 硅胶

硅胶是一种含有(SiO2)·nH2O的多孔性物质，由于吸附水性能较强，通常用作干燥剂。硅胶具有极性，因此它优先表现出来的是极性特征，而硅氧烷能够依附在硅胶上，主要是因为Si—O—Si键的吸附作用。比起沸石和分子筛，硅胶的吸收能力较弱，但热再生容易获得。

MARTIN等[18]用硅胶和活性炭对D5做了一个比较吸附研究，硅胶对硅氧烷吸附容量在100mg/g左右，是活性炭对硅氧烷吸附能力的10倍。当相对湿度大于20%时，吸附能力受到很大影响。硅胶是一种有潜力的但也是价格最贵的气体处理吸附剂，同时它还可以作为生物气干燥剂。当加热至250℃时，其解吸能力达到95%。同时该作者还发现硅胶对于L2的吸附效果和D5的效果一样，甚至更好。MONTANARI等[19]对D3采用硅胶和分子筛进行吸附L2，硅胶的吸附容量大于分子筛。

3.1.3 氧化铝

氧化铝吸附剂具有许多毛细孔道，比表面积大，对水、氧化物、乙酸、碱等具有较强的亲合力。LEE 等[20]比较了活性炭、分子筛13X和氧化铝对D4的吸附能力，发现氧化铝是最有效的吸附剂，暴露在消化气D4中，吸附容量为1.3%（质量分数），而且能再生到原来吸附容量的90%，300℃解吸再生后，吸附能力减少的也最少，比活性炭再生效果更好一些。

HIGGINS的一项专利[21]采用活性氧化铝对硅氧烷的去除，达到较好的效果。ELISABETTA等[22]采用固体氧化物氧化铝分解D3，在400℃反应水解为硅碳键，氧化铝表面是硅，另外还有甲烷释放。并对氧化铝吸附机理进行研究，研究表明，这个去除过程有益于生物气的清洁，使得生物气作为重整反应进气，提高其在高温燃料电池应用中的利用价值。二氧化硅在常温时是一种出色的吸附剂，但在高温时散失了其吸附能力。

3.1.4 分子筛

分子筛是一种含水的硅铝酸盐矿物质，化学式Na2O·Al2O3·nSiO2·xH2O，具有三维晶体有规律的孔结构和离子交换能力。选取合适的分子筛材料来处理生物气是一个具有吸引力的选择。具有特殊几何形状的硅氧烷分子（D4、D5）可以通过相似的几何形状和孔体积得以分离，硅氧烷和甲烷分子可以基于分子大小来分离。甲烷分子直接通过分子筛而硅氧烷被截留[4]。

PpTek公司[23]发明了采用分子筛小颗粒装的膜，可以去除生物气中硅氧烷，吸附容量可以达到14g硅氧烷/kg包装，通过加热再生（比硅氧烷沸点高）去除水和硅氧烷，可以在替换前再生40～50次，这个系统用来处理硅氧烷含量较高的生物气（50mg/m3），得到较高的去除率（硅氧烷浓度低于1mg/m3）。

MATSUI等[24]制作出一套去除硅氧烷设备，预过滤器联合两个去除硅氧烷D4并列的管束使用去除硅氧烷。过滤器装有硼硅酸盐过滤膜，第一个吸附管束整个充满活性炭，第二个管束充满50%活性炭、硅胶和底端13X分子筛。硅氧烷浓度进过吸附单元后减少到2mg/m3。由于再生过程复杂，一般分子筛最后是丢弃或者焚化成灰。

3.1.5 其他吸附剂

碱性氧化物，如CaO，经过高温处理之后已被证明是环境应用中一种有价值的吸附剂。碱性有机氧化物（如MgO、CaO）在没有二氧化碳存在的情况下分解硅氧烷有强烈的活性，但一旦接触二氧化碳，由于表面碳酸化作用而散失其活性。硅石对于硅氧烷在常温下是一种很好的吸附剂，在很高的温度下，硅石的吸附能力散失[25]。

3.2 样品捕集

3.2.1 撞击器采集样品

撞击器采集样品通常是采用2～3个撞击器，连续装有吸收溶剂甲醇、正己烷等其他溶剂，采样器保持在装有冰的器皿里进行采集。

OSHITA等[26]用3个撞击器排列，第一个空的，第二个、第三个连续装有200mL正己烷收集采样。采样器保持在装有冰的器皿里。取样后直接进入GC或GC-MS分析。在欧洲几个垃圾填埋场污水处理厂分析测试有机挥发物浓度[27]，采用丙酮作为溶剂，用撞击器采样40min，温度低于0℃，样品得到后在0～4℃温度下输送至实验室，并保存一天后分析。测得在填埋气中挥发性甲基硅氧烷（VMS）的浓度9～75mg/m3（标准）。填埋气中测得的总硅浓度为20.5～84.3mg/m3（标准），所测数据偏低。

3.2.2 Tedlar袋直接气体取样

Tedlar 袋采样分析是早期气体取样分析的重要方法。HÄUSLER等[28]研究证明用铝涂层的取样袋不适宜硅氧烷取样。ARNOLD等[29]采用Tedlar袋取样，通过在线分析，取样一天和原始浓度相比，一天后的浓度变为原始浓度的65%。SAIJA等[30]对填埋场、污水处理厂不同样品进行测试硅氧烷的浓度，TECOBAG铝的气体袋采样，采用GC-MS分析测得填埋场和污水处理厂总的有机硅化合物浓度在77～2460μg/m3（标准），测的结果与最近加拿大[31]两个填埋场生物气浓度相当。RAICH-MONTIU等[32]采用1L有聚丙烯薄膜的Tedlar袋人工取样注射500μL进GC-MS分析浓度，Tedlar 袋取样结果比撞击器和吸附管显示出较高的标准偏差。从来源直接取样的时候，吸附管对于D4、D5的浓度测量报道要大于撞击器取样。这个结论很重要，可以避免过低评估硅氧烷的浓度而阻止生物气能源回收技术的应用。

3.2.3 特别制造的硅树脂管取样

CLARK等[33]采用商业化树脂XAD-2树脂ORBO管通过吸附收集法国Waterloo废渣填埋场生物气中的硅氧烷，研究表明，在实验室外面采用Tedlar袋收集生物气样品影响实验的可靠性和后续的研究。SHARON等[34]采用一种特殊硅酮管采样，GC-MS分析浓度，取样体积达到30L，没有检测到突破。

3.2.4 真空不锈钢罐收集硅氧烷

在欧洲，最简单、最常见的方法就是用气袋或者金属容器收集气体样品。玻璃容器不是推荐取样的容器。理论上结果是好的，但事实上较大分子D5、D6会吸附在容器或气袋壁面。SAEED等[35]强调，除了物质损失外，一些容器或气袋壁面中大的极性分子化学反应也是很关键的。MARTIN等[18]采用不锈钢罐对硅氧烷进行采样，采样过程很简单，不需要真空泵，多元分析也是可行的。

最常见的可行取样方法是小型甲醇撞击器、金属罐、Tedlar 袋。为了精确测试限定，撞击取样过程是一个耗体力的过程，3h取一个样品，复制样品需要至少2个或者5个场所。寻找一种花费少、时间少、更精确的测试方法是硅氧烷取样分析中一项亟需解决的问题。

3.3 样品分析

生物气中痕量硅氧烷测量是一个大难题，对于硅氧烷测量分析没有标准方法。通常在模拟生物气中，所用连续分析方法都能较准确的表征，但在实际生物气分析中，由于VOCS和生物气其他成分影响硅氧烷浓度测量。到目前为止，美国还没有州和联邦政府颁布标准来量化硅氧烷的存在[2]。

3.3.1 气相色谱（GC）

在研究早期，大部分研究者采用GC来分析，分析方法本身比较简单，但样品容易吸附在取样容器上。LI等[36]第一次对D4进行生物降解，金属容器捕集D4，直接GC分析，得到D4的浓度在50～110mg/m3。

3.3.2 气相色谱-质谱联用（GC-MS）

季建英等[37]用GC-MS分析二甲基硅氧烷混合环体（DMC）样品中微量杂质，包括D3、D4、D5，分析结果中，保留时间在D3、D4之间和D4、D5之间的杂质在NIST谱库中找不到标准图，其谱图与D3的标准谱图类似，根据产品来源和特征峰推测杂质成分，也为DMC中微量杂质检测提供方法。COMPANIONI——DAMAS等使用气质GC-MS联用技术应用于空气中甲基硅氧烷环体[38]以及污水和城市土壤中甲基硅氧烷环体的分析[39]。

OSHITA等[26]采用GC-MS和连续分析仪对模拟气体和实际生物气中硅氧烷进行分析，深入考察了实际生物气中硅氧烷的浓度，分析了几种采样方式捕集的硅氧烷，研究结果表明不同采样不同分析方式得出的硅氧烷浓度不一致，模拟气体中含有D4、D5，硅氧烷浓度随着温度变化而改变。

3.3.3 带火焰离子化检测装置的气相色谱分析仪（GC-FID）

HUPPMANN等[40]采用GC-FID对生物气中硅氧烷进行分析。从生物气中提取硅氧烷，但只用XAD和超声波处理获得一些吸附数据，并对其进行了数据分析。另外MARTIN等[18]采用20mL有机溶剂收集出口气体，采用GC-FID检测溶剂硅氧烷浓度。CLARK等[33]采用GC-FID分析得到法国一个废渣填埋场中生物气中D4的浓度达到37.6mg/m3± 1.7mg/m3，D5的浓度达到21.9mg/m3±1.2mg/m3。这些硅氧烷测量浓度比一个认可的实验室报道的要高。

3.3.4 傅里叶变换红外光谱（FTIR）在线测量

GC-FTIR联合使用在线测量生物气是一种可行的测量技术，还能给在线的过程控制和问题故障提供潜在的帮助。ARNOLD等[29]采用GC-FTIR在线分析不同规模生物气工厂总的硅氧烷浓度。最低检测浓度硅氧烷0.01mg/m3，测量结果低于德国报道的不同填埋场的结论。BEESE等[42]报道的平均污水污泥消化气中硅氧烷浓度在15mg/m3。DEWIL 等[2]和LUNGHI等[43]也报道相似的浓度：5～60mg/m3。

FTIR为气相活性炭接触器去除硅氧烷提供在线控制[44]。用FTIR检测出口硅氧烷浓度总是低于所建议的硅氧烷局限浓度，而硅氧烷出口浓度在突破时和之后有个渐进的上升。

和传统方法相比，单独用GC测量的浓度要高于GC-MS分析的情况。对于D4的测量，GC-MS测量数据和在线测量数据相差10%；对于D5来说，相差1～2mg/m3；而其他硅氧烷的浓度相差不是很大，可以看作是取样的不同造成的。

3.3.5 其他分析方法

早期VARAPRATH等[45]采用动物组织（血和尿）来测量D4的浓度，利用各种有机溶剂抽提D4，并用HPLC和GC-MS来测量分析。

GISLON等[46]在吸附前和吸附后对碳粉末进行差热分析仪-热重分析仪（DTA-TGA）分析比较。TGA结果表明90～150℃两个损失：第一个为水分蒸发，第二个为L2解吸。由于水分蒸发的痕迹过高地影响了L2的吸附量。

CAO等[47]提出通过高效固相萃取的方法测量水相和生物体中低浓度硅氧烷，回收效率高达80%以上，是一种方便、有效、稳定的方法。XU等[48]采用固相微萃取SPME与GC-MS联合测量北京污水处理厂中4种环状硅氧烷和两种线性硅氧烷浓度，实验结果比较稳定可靠。

气相色谱-电子俘获检测器（GC-ECD）一般用来分析沼气中含量较多的成分，如甲烷、二氧化碳、氮气和氧气。硅氧烷测量中测试结果偏高[49]。ZHANG[41]发展一种新的硅氧烷检测技术，采用燃烧检测方法和GC-MS对比硅氧烷浓度的测量，GC-MS所测得的硅氧烷浓度是燃烧检测方法的3.5倍，说明在燃烧过程和分析过程中硅沉淀物损失。GC-MS检测测试中，硅氧烷的浓度可以直接测量，但不代表真实引擎燃烧条件，燃烧检测方法更能模拟各种不同引擎的燃烧条件，适合长期的硅氧烷检测。沉淀物的损失是这个检测方法的局限性，同时在生物气工厂建立检测体系集成问题。

总硅氧烷吸收在吸附剂或者溶剂当中可以通过原子吸收光谱法（AAS）测得，也可以通过气相-原子发射检测器（GC-AED）测量。单个硅氧烷可以通过GC/PID、GC-MS或AED来测量。甲醇用来作溶剂，在实验室标准由于不是很可靠，精确地数量表示是不可能的。大部分实验室分析方法有个缺点就是由于不完全吸附或吸收，使得取样损失，而不能真实描述硅氧烷浓度，同时需要消耗时间和复杂程序来检测。

4 硅氧烷吸附模型

活性炭的比表面积、孔体积、表面官能团是影响吸附的主要因素，有研究表明[25]：BET比表面积与D4的吸附量成正比。活性炭的孔径分布也对硅氧烷的吸附有着较大的影响。D4的吸附主要取决于孔径1.7～5nm之间孔的数量，这可能是硅氧烷分子较其他有机物分子尺寸大很多的缘故。针对活性炭微孔，比表面积研究较多。

表面化学对于生物气中其他物质的吸附已有大量研究，但缺乏Si—O键化学表面影响。活性炭表面羧基、酚基的影响在得失电子上有所区别，使得吸附也不同。结构特征决定于活性炭的硅氧烷的吸附量。研究表明磷酸活化的活性炭加强了硅氧烷的吸附量，具有较高氧基官能团，在提高硅氧烷聚合反应中起了关键作用，特别是酚基和羧基可以使得活性炭获得较高吸附容量和热再生的效率[1]。同时发现在活性炭上D4的聚合与延长与活性炭接触时间相关，聚合消极影响了活性炭的热再生。

而南京大学余珉[11]通过活性炭改性，对D4进行模拟动态吸附，研究结果表明羧基、内酯基等酸性官能团越多，对D4的吸附越不利；氨水改性增加碱性官能团的含量，碱性官能团的存在有利于D4的吸附，得到的结果不一致，有可能是由于硅氧烷成分不同引起的。因此，还需要加强活性炭表面化学研究以及硅氧烷吸附原理，以便为工程应用提供理论依据。

5 吸附去除硅氧烷的发展方向

合理回收利用废固物中能源和资源已成为环境业界的共识和热点。生物气作为一种绿色、环保、可再生能源，在今后必然大有前途。欧美经验表明，生物气利用设备对硅氧烷的敏感程度远高于硫化氢，加强硅氧烷源头控制及降低生物气中硅氧烷浓度是必须同时进行的两项重要任务。

（1）选择合适的酸、碱、盐对活性炭进行改性吸附硅氧烷的研究，具有很大的研究价值。寻找适合对Si—O键有较强吸附的有机溶剂改性，使得活性炭吸附容量增大，同时增强活性炭的再生能力。

（2）制备高吸附容量的活性炭纤维富集硅氧烷，回收再利用硅氧烷也是一项重要的工艺。

（3）寻找适合中国特点的硅氧烷去除工艺，降低硅氧烷处理工艺成本，高效利用生物气。

（4）硅氧烷吸附剂表面化学基本上是空白，加强不同吸附剂表面化学研究，研究吸附硅氧烷机理、吸附模型拟合，是吸附法去除硅氧烷领域的主要研究方向。

参 考 文 献

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综述与专论

Research progress for removing siloxane from biogas by adsorption

YAO Pei1，BOARDMAN Gregory D2，LI Entian3
（1School of Chemical and Materials Engineering，Changzhou Vocational Institute of Engineering，Changzhou 213164，Jiangsu，China;2Civil and Environmental Engineering，University of Virginia Technology，Blacksburg 24061，USA;
3School of Petroleum Engineering，Changzhou University，Changzhou 213016，Jiangsu，China）

Abstract：The presence of trace siloxanes is the major barrier to the use of biogas as an alternative renewable energy source. Adsorption is a major way to remove semi-volatile organic compounds. This paper reviewed the removal of siloxane in biogas by adsorption. The choice of adsorbents，the way of siloxane capture，and the determination of the concentration of siloxane are the technical difficulties. The present research situations of active carbon，silica gel，alumina，molecular sieve were analyzed primarily. The advantages and disadvantages of sampling with impinger，stainless steel tank，or Tedlar bag were compared. The determination of siloxane concentration by GC，GC-MS，FTIR and so on were introduced. Adsorption mechanism of siloxane removing，research of the surface chemistry of different adsorbents，study of the mechanism of adsorption，curve fitting of adsorption model were thought to be the main research directions in the field of siloxane removing by adsorption.

Key words：biogas；siloxane；adsorbents；activated carbon；siloxane capture

基金项目：江苏省高校优秀中青年教师和校长境外研修计划，2015年江苏省大学生创新创业计划项目一般项目（201513102003Y3）及2015年常州工程职业技术学院校级科研重点项目（KJ153081）。

收稿日期：2015-05-19；修改稿日期：2015-08-12。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.02.041

中图分类号：X 5

文献标志码：A

文章编号：1000–6613（2016）02–0604–07