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碱金属改性对ZSM-5结构和吸附甲苯特性的影响及机理

2021-11-17崔永康王嘉庆

工程科学学报 2021年11期
关键词:改性

崔永康,邢 奕,苏 伟✉,王嘉庆

1) 北京科技大学能源与环境工程学院, 北京 100083 2) 工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室, 北京 100083

近年来,随着工业的快速发展,挥发性有机化合物 (Volatile organic compounds, VOCs)排放量以每年近9%的速度增长[1]. 包括醇类、醛类、芳香族化合物和多环芳烃在内的VOCs排放主要来自工业废气的迁移转化、溶剂挥发、生物质燃烧和汽车尾气[2]. VOCs不但对人类具有严重的致癌性,即使在极低浓度下也会对环境造成严重破坏,如有助于光化学烟雾的形成、平流层臭氧的减少和超细颗粒的成核[3]. 因此,在复杂的工业环境采用适当的技术和方法去除有机气体具有重要意义.

吸附法因其再生和使用方便等优点被认为是去除低浓度VOCs最具成本效益的处理技术之一[4−6]. 在吸附过程中,吸附剂的结构特性,如孔体积、比表面积和孔径,会影响吸附量和扩散阻力.同时,吸附剂表面引入的阳离子和官能团也会通过静电相互作用影响吸附亲和力和吸附量.Yang等[7]研究了孔径对活性炭吸附甲苯的影响,发现吸附容量和扩散阻力主要由孔结构和进气浓度决定. Kustov等[8]比较了拓扑结构和阳离子对甲苯吸附的差异,发现芳香环的π键与活性中心的相互作用对吸附性能的影响更为关键. Lillo-Ródenas等[9]研究了苯和甲苯在炭材料上的吸附性能,结果表明,吸附量主要受孔结构的影响,尤其是微孔尺寸(<2 nm),扩散速率随孔径的减小而减小. Koriabkina等[10]报道了酸性中心对直链和支链己烷在ZSM-5上扩散的影响,提出吸附质与活性中心的相互作用可显著提高扩散阻力.

上述文献表明,吸附去除有机气体的机理十分复杂,且大多数研究只关注单一的静电相……

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