沸石是一種天然存在的硅酸鋁礦物,也可以人工合成。沸石具有帶孔的三維結(jié)構(gòu)。它由硅、鋁和氧離子組成。硅離子在晶體結(jié)構(gòu)中呈中性負(fù)載。鋁離子導(dǎo)致存在負(fù)區(qū)域。為了保持負(fù)載平衡,陽(yáng)離子(Na?+,K?+?…)或質(zhì)子(H?+)作為反離子放置在孔中。
每種天然沸石類型在整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中都具有相同大小的孔。晶體結(jié)構(gòu)部分地由晶體結(jié)構(gòu)的環(huán)尺寸決定。改變鋁和硅之間的比例會(huì)對(duì)孔徑和反離子產(chǎn)生影響。所有天然沸石都含有鋁并且是親水的。這些材料對(duì)極性物質(zhì)(例如水和水溶性物質(zhì))形成良好的吸收劑。當(dāng)鋁被去除時(shí),沸石變得疏水并能夠吸附非極性物質(zhì),如VOC。
疏水性沸石可以合成制成直徑為1μm至1mm的晶體形式。這些晶體結(jié)合在一起形成更大的顆粒,以降低床的空氣阻力。由于合成沸石與天然沸石相比價(jià)格昂貴,因此它們通常僅用作疏水沸石或沸石催化劑。
沸石不具有線性吸附曲線。換句話說(shuō),對(duì)于低VOC濃度,吸附能力不會(huì)大大降低。因此,與活性炭或聚合物相比,它更適合在低最終濃度下工作。可以獲得孔徑在0.3–3nm之間的沸石。該孔徑對(duì)于一種類型的沸石是均勻的。沸石不會(huì)吸附大于孔徑的分子。沒(méi)有親和力的分子也不會(huì)被吸附。
效率
效率由以下因素決定:沸石的類型,揮發(fā)性有機(jī)化合物的類型,煙氣溫度,煙氣濕度,對(duì)于氣味,可以實(shí)現(xiàn)80–95%的收率。
邊界條件
流量:<100000m3/h,溫度:<250°C,濃度:<最低爆炸極限的25%
沸石對(duì)水分的敏感性低于活性炭,不易發(fā)生可能導(dǎo)致床層自燃的反應(yīng),并且粉碎速度較慢。如果發(fā)生床火災(zāi),如果溫度保持在沸石的轉(zhuǎn)變溫度以下,就不會(huì)有問(wèn)題。如果溫度超過(guò)這個(gè)水平,那么沸石的孔徑會(huì)減小,從而吸附性能會(huì)發(fā)生變化。在這種情況下,可能需要更換部分沸石。在大多數(shù)情況下,如果通過(guò)過(guò)濾器吹入足??夠的空氣,溫度將保持在轉(zhuǎn)變溫度以下。如果是這種情況,則只有溶劑會(huì)燃燒。
輔助材料
沸石在再生應(yīng)用(再生吸附)中很少需要更換。由于其價(jià)格,非極性沸石通常不用于一次性應(yīng)用。
環(huán)境方面
有時(shí)需要處理磨損的沸石。