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高硅分子篩的合成及其在VOCs吸附領(lǐng)域的應(yīng)用
2019-08-16 閱讀：次
摘 要 揮發(fā)性物( VOCs) 是導(dǎo)致大氣污染的主要成分之一． VOCs催化劑的處理方法有很多種，其中吸附法操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理，是富集和分離 VOCs 的有效方法之一．近年來(lái)，結(jié)合沸石轉(zhuǎn)輪與蓄熱式燃燒( ＲTO) 或催化燃燒( ＲCO) 的 VOCs 處理技術(shù)日益引起人們的關(guān)注． 分子篩是沸石轉(zhuǎn)輪技術(shù)的核心材料，其通常具有均勻的孔道結(jié)構(gòu)，比表面積大，在氣體吸附分離領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景． 不同類型的分子篩因具有不同的結(jié)構(gòu)特性， 應(yīng)用的領(lǐng)域也有較大差異．高硅分子篩疏水性好、穩(wěn)定性高，是吸附 VOCs 的理想吸附劑． 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高硅分子篩的合成方法總結(jié)歸納相對(duì)較少，本文系統(tǒng)地評(píng)述了常用提高分子篩硅鋁比的方法，并探討了高硅分子篩在 VOCs 吸附領(lǐng)域的應(yīng)用．
1 VOCs 的介紹( Introduction of VOCs)
1．1 VOCs 的組成及危害
揮發(fā)性污染物，即 VOCs，是熔點(diǎn)低于室溫、沸點(diǎn)在 50—260 ℃ 之間的揮發(fā)性物的總稱，主要包括烴類、鹵代烴、氮烴及低沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴類等［1-2］．VOCs 廣泛存在于空氣、土壤、水體等，并且其種類繁多，危害嚴(yán)重，損害人體的呼吸及系統(tǒng)［3］，造成人體的呼吸道，系統(tǒng)下降等，此外，還可能造成三致效應(yīng)( 致癌、致畸、致突變) ． 不如此，大部分 VOCs 會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的生成，形成二次污染對(duì)人體和環(huán)境造成更大的威脅和危害［4-5］．VOCs 的來(lái)源可以分為工業(yè)源、移動(dòng)源、生活源等，其中工業(yè)源是主要的排放源，占 55%［6］，如圖 1
所示．近幾年工業(yè)源的 VOCs 排放量一直呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)( 圖 2) ，到 2015 年工業(yè)源的排放量已達(dá)到1600 萬(wàn)噸［6-9］以上．近工業(yè)和信息化部、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性物削減行動(dòng)計(jì)劃》，提出2018 年工業(yè)行業(yè)VOCs 排放量比 2015 年削減 330 萬(wàn)噸以上［9］．由此可見(jiàn)，VOCs 的控制及治理迫在眉睫．
1．2 VOCs 的處理方法
VOCs 的治理方法有很多種，主要的方法有吸收法、催化燃燒法、光催化降解法、吸附法等［4，10］．與其他處理VOCs 的方法相比，吸附法有其的點(diǎn)，可以有效地VOCs．先吸附法操作簡(jiǎn)單; 其次，成本低，并且對(duì)于低濃度的污染物可以有效［11］．因此吸附法處理VOCs 是較好的選擇，也是目前應(yīng)用較廣的一種方法．吸附法處理的關(guān)鍵在于吸附劑的選擇，選擇一種對(duì)環(huán)境友好并且性能好的吸附劑尤為重要．
目前，常用的一些吸附劑有活性炭、高聚物吸附樹(shù)脂［12］、分子篩等． 活性炭在氣體吸附領(lǐng)域研究應(yīng)用較多，其具有大量的微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，孔體積大，使得它有較好的吸附效果． Chiang 等［13-14］學(xué)者研究了多孔材料如活性炭、分子篩等對(duì) VOCs 吸附性能的大小，并考察了表面性質(zhì)對(duì)吸附的影響．活性炭作為吸附劑存在諸多問(wèn)題，如性能差、使用后較困難、穩(wěn)定性差、孔易堵塞、具有可燃性、存在一定的問(wèn)題等．因此，活性炭在應(yīng)用方面受到限制［13］．相比活性炭，分子篩穩(wěn)定性好，比表面積大，可以達(dá)到 800—1000 m·3 g－1，在吸附領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景．沸石轉(zhuǎn)輪是目前處理低濃度、大風(fēng)量 VOCs 的一種較為經(jīng)濟(jì)有效的方法，由吸附區(qū)、區(qū)、冷卻區(qū)組成進(jìn)行吸附處理，可以連續(xù)工作，并且將濃縮富集后的 VOCs 進(jìn)行后續(xù)處理．沸石轉(zhuǎn)輪的吸附利用疏水性分子篩進(jìn)行選擇吸附，操作簡(jiǎn)單、高效節(jié)能［15-16］．可見(jiàn)分子篩作為吸附劑前景較廣．
圖 13 M-13X 分子篩與 13-X 分子篩在不同濕度下的穿透曲線［62］Fig．13 The breakthrough curves of M-13X and 13X under different relative humidities［62］丁映春［63］對(duì)沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)在噴漆室廢氣的治理中進(jìn)行了總結(jié)，提出關(guān)鍵的部件在于吸附轉(zhuǎn)輪，并且在吸附濃縮過(guò)程中，若待處理的廢氣的濕度小于 80%，則 VOCs 的可達(dá)到 90% 以上．Yamauchi 等［64］、Chang 等［65］選擇了 ZSM-5 與沸石轉(zhuǎn)輪結(jié)合對(duì) VOCs 進(jìn)行吸附濃縮，圖 14 反映了不同進(jìn)口濃度下轉(zhuǎn)速與 VOCs 率的關(guān)系．結(jié)果表明控制氣體流速與轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，并且當(dāng)相對(duì)濕度小于 80% 等條件下，對(duì) VOCs 的率可以達(dá)到 90%以上( 轉(zhuǎn)輪參數(shù)如表 3 所示) ．
表 3 蜂窩沸石轉(zhuǎn)輪的屬性［65］
戎文娟［27］采用不同硅鋁比的 Y 分子篩對(duì)酮類廢氣進(jìn)行吸附測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有較好的吸附性能，而且隨著硅鋁比增加，疏水性提高，對(duì)環(huán)己酮的選擇性吸附提高． 經(jīng)過(guò)脫鋁改性后的 Y 分子篩，骨架有所坍塌，但是形成了部分中孔結(jié)構(gòu)．羅國(guó)華等［66］考察了 X 、Y 、ZSM-5、Sihcalite-1 對(duì)焦化苯中噻吩的吸附性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn) ZSM-5、Sihcalite-1 的吸附性能較好．通過(guò)離子交換和浸漬法對(duì) ZSM-5 表面進(jìn)行硅烷化改性，提高了其選擇吸附性．可見(jiàn)，脫鋁改性和硅烷化提高分子篩硅鋁比，從而可以提高分子篩的疏水性; 此外通過(guò)硅烷化改性對(duì)孔道結(jié)構(gòu)、孔徑以及表面酸性的影響，可以提高對(duì) VOCs 的選擇性吸附．
陳志航等［67］通過(guò)添加介孔模板劑合成了高硅鋁比、具有微介孔結(jié)構(gòu)的分子篩，并選擇甲苯作為研究對(duì)象進(jìn)行吸附，終吸附量可以達(dá)到 300—500 mg·g－1． 通過(guò)改變模板劑的添加量可以改變分子篩的孔徑，通過(guò)微波加熱，縮短了晶化反應(yīng)時(shí)間，通過(guò)對(duì)合成過(guò)程及添加量的調(diào)控，合成的分子篩疏水性好、 穩(wěn)定性高，并且對(duì) VOCs 的吸附量大．劉卓等［68］通過(guò)可溶性金屬鹽、雜多酸對(duì)分子篩進(jìn)行改性，通過(guò)離子交換進(jìn)行改性，得到改性后的高硅分子篩，然后對(duì) 2-庚酮進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，吸附效率可以達(dá)到 90% 以上．改性后的高硅分子篩吸附性能提高，并且可以多次使用．
楊世棟［69］對(duì)絲光沸石進(jìn)行了改性，并選擇正己烷作為研究對(duì)象進(jìn)行吸附． 先選擇三甲基氯硅烷
對(duì)絲光沸石進(jìn)行硅烷化改性，對(duì)改性后的的絲光沸石進(jìn)行 XＲD 表征后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有雜峰出現(xiàn)，并且結(jié)晶度較好，而且改性后的絲光沸石硅鋁比提高，從 9．2 增加到 14．8，對(duì)水的飽和吸附量下降了 40%，正己烷的飽和吸附量升高到 5．9%，疏水性明顯提高，孔徑、比表面積和孔容都有所減小，表 4 對(duì)比了硅烷化前后分子篩表面性能和吸附性能的變化．后來(lái)作者又對(duì) Y 沸石進(jìn)行了硅烷化改性，通過(guò)紅外光譜的分析，表明沸石表面的羥基部分被，發(fā)生了硅烷化反應(yīng)，并且對(duì)水的吸附進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)水吸附量明顯減 少．可見(jiàn)硅烷化改性后使得硅鋁比提高，疏水性．
表 4 硅烷化改性前后分子篩結(jié)構(gòu)性能及吸附量變化［69］
Bhatia 等［70］通過(guò)離子交換和浸漬的方法對(duì)Y 型分子篩( Si / Al = 40) 和ZSM-5( Si / Al = 140) 進(jìn)行銀離子負(fù)載，選擇了乙酸丁酯作為研究對(duì)象進(jìn)行吸附測(cè)試． 通過(guò)兩種不同方法負(fù)載銀離子后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)離子交換后的分子篩具有的吸附性．從吸附性能的角度看，浸漬法負(fù)載銀離子不是一個(gè)很好的選擇． 從濕度的角度分析 Y 分子篩和 ZSM-5 分子篩的吸附性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高濕度的情況下，Y 分子篩吸附受到了限制，不能很好地進(jìn)行吸附，但是 ZSM-5 在高濕度和干燥下都有很好的吸附能力，原因可能是由于其硅鋁比高，所以疏水性好．Y 分子篩和 ZSM-5 分子篩對(duì)于乙酸丁酯都具有很好的吸附性能，從濕度的角度考慮，ZSM-5 對(duì)于 VOCs 吸附具有的應(yīng)用前景．
綜上，根據(jù)分子篩對(duì) VOCs 的吸附，總結(jié)了不同類型的分子篩可以吸附的 VOCs 分子，如圖 15 所示，
DDＲ 和 CHA 型分子篩孔徑小于 0．4 nm，只能吸附甲醛和丙酮; LTA 型分子篩根據(jù)孔徑大小的不同分為了 3A分子篩、4A分子篩 和 5A分子篩，5A分子篩可以吸附甲醛、丙酮、乙烯和乙烷; MEL、MFI、BEA、MOＲ、MEI、UOV孔徑依次，可以吸附更多種類的 VOCs 分子，如 BEA 型分子篩可以吸附甲醛、丙酮、乙烯、乙烷、噻吩; FAU 型分子篩的孔徑為 0．73 nm，可以吸附除了甲醛丙酮等小分子外，還可以吸附環(huán)己烷、三氯甲烷、苯、鄰二甲苯等 VOCs 分子．
結(jié)論及展望( Conclusion and Prospect)
目前沸石轉(zhuǎn)輪與催化燃燒或蓄熱式燃燒復(fù)合技術(shù)處理 VOCs 成為研究熱點(diǎn)，根據(jù) VOCs 吸附特性， 應(yīng)選用疏水性高、吸附量大的分子篩作為沸石轉(zhuǎn)輪的吸附劑．影響分子篩吸附 VOCs 的因素有很多，例如分子篩孔徑、VOCs 分子的性、分子篩表面性能及結(jié)構(gòu)等． 分子篩硅鋁比的提高會(huì)影響分子篩表面性能，并提高疏水性，從而對(duì) VOCs 的吸附能力，因此高硅分子篩的合成具有重要意義，在合成中如何 提高硅鋁比、疏水性及吸附量成為研究的關(guān)鍵．
直接合成高硅分子篩，可以通過(guò)添加模板劑或者無(wú)模板劑進(jìn)行合成．由于需要一些分子去平衡
骨架中的電荷，因此一般合成高硅分子篩時(shí)加入模板劑，既可以作為模板劑也可以作為填充物． 在合成中可以考慮哪些分子更容易與骨架中的位點(diǎn)作用，接入到骨架上，提高疏水性能，并且更容易 與一些 VOCs 分子作用．但是考慮合成成本，要選擇較經(jīng)濟(jì)的模板劑，胺類的模板劑成本較低，在合成中形成的結(jié)構(gòu)較好，是一種較好的模板劑; 無(wú)模板劑合成時(shí)要考慮骨架平衡，骨架的坍塌．對(duì)一些低硅鋁比或者疏水性差的分子篩進(jìn)行改性，通過(guò)脫鋁改性、高溫水熱、酸處理等可以提高分子篩的硅鋁 比，從而提高疏水性; 通過(guò)硅烷化接枝改性，對(duì)分子篩的表面進(jìn)行修飾，改變表面性能及酸性位點(diǎn)來(lái)疏水性及選擇吸附性，并且與 VOCs 分子地吸附結(jié)合．
1 VOCs 的介紹( Introduction of VOCs)
1．1 VOCs 的組成及危害
揮發(fā)性污染物，即 VOCs，是熔點(diǎn)低于室溫、沸點(diǎn)在 50—260 ℃ 之間的揮發(fā)性物的總稱，主要包括烴類、鹵代烴、氮烴及低沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴類等［1-2］．VOCs 廣泛存在于空氣、土壤、水體等，并且其種類繁多，危害嚴(yán)重，損害人體的呼吸及系統(tǒng)［3］，造成人體的呼吸道，系統(tǒng)下降等，此外，還可能造成三致效應(yīng)( 致癌、致畸、致突變) ． 不如此，大部分 VOCs 會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的生成，形成二次污染對(duì)人體和環(huán)境造成更大的威脅和危害［4-5］．VOCs 的來(lái)源可以分為工業(yè)源、移動(dòng)源、生活源等，其中工業(yè)源是主要的排放源，占 55%［6］，如圖 1
所示．近幾年工業(yè)源的 VOCs 排放量一直呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)( 圖 2) ，到 2015 年工業(yè)源的排放量已達(dá)到1600 萬(wàn)噸［6-9］以上．近工業(yè)和信息化部、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性物削減行動(dòng)計(jì)劃》，提出2018 年工業(yè)行業(yè)VOCs 排放量比 2015 年削減 330 萬(wàn)噸以上［9］．由此可見(jiàn)，VOCs 的控制及治理迫在眉睫．
1．2 VOCs 的處理方法
VOCs 的治理方法有很多種，主要的方法有吸收法、催化燃燒法、光催化降解法、吸附法等［4，10］．與其他處理VOCs 的方法相比，吸附法有其的點(diǎn)，可以有效地VOCs．先吸附法操作簡(jiǎn)單; 其次，成本低，并且對(duì)于低濃度的污染物可以有效［11］．因此吸附法處理VOCs 是較好的選擇，也是目前應(yīng)用較廣的一種方法．吸附法處理的關(guān)鍵在于吸附劑的選擇，選擇一種對(duì)環(huán)境友好并且性能好的吸附劑尤為重要．
目前，常用的一些吸附劑有活性炭、高聚物吸附樹(shù)脂［12］、分子篩等． 活性炭在氣體吸附領(lǐng)域研究應(yīng)用較多，其具有大量的微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，孔體積大，使得它有較好的吸附效果． Chiang 等［13-14］學(xué)者研究了多孔材料如活性炭、分子篩等對(duì) VOCs 吸附性能的大小，并考察了表面性質(zhì)對(duì)吸附的影響．活性炭作為吸附劑存在諸多問(wèn)題，如性能差、使用后較困難、穩(wěn)定性差、孔易堵塞、具有可燃性、存在一定的問(wèn)題等．因此，活性炭在應(yīng)用方面受到限制［13］．相比活性炭，分子篩穩(wěn)定性好，比表面積大，可以達(dá)到 800—1000 m·3 g－1，在吸附領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景．沸石轉(zhuǎn)輪是目前處理低濃度、大風(fēng)量 VOCs 的一種較為經(jīng)濟(jì)有效的方法，由吸附區(qū)、區(qū)、冷卻區(qū)組成進(jìn)行吸附處理，可以連續(xù)工作，并且將濃縮富集后的 VOCs 進(jìn)行后續(xù)處理．沸石轉(zhuǎn)輪的吸附利用疏水性分子篩進(jìn)行選擇吸附，操作簡(jiǎn)單、高效節(jié)能［15-16］．可見(jiàn)分子篩作為吸附劑前景較廣．
1 .3 高硅分子篩在 VOCs 處理領(lǐng)域的應(yīng)用( Application of high molecular sieves in VOCs treatment)
VOCs 的種類繁多，成分復(fù)雜，部分也是大氣顆粒物的組成成分［58］，因此處理難度也較大． 近年來(lái)，在日本、美國(guó)、歐洲等，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)在處理低濃度、大風(fēng)量的 VOCs 廢氣的治理方面得到了普遍應(yīng)用，我國(guó)也進(jìn)行了引用和開(kāi)發(fā)［59］． 可以利用分子篩的高吸附性能，對(duì)廢氣進(jìn)行吸附濃縮，濃縮后的高濃度廢氣進(jìn)行后續(xù)的催化燃燒凈化處理［58］．
直接合成的 ZSM-5 是一種高硅分子篩，用于 VOCs 吸附具有較廣泛的應(yīng)用． Zaitan 等［60］通過(guò)吸附氧化結(jié)合，利用高硅 ZSM-5 作為吸附劑吸附甲苯，并且用臭氧進(jìn)行氧化脫附，對(duì)甲苯的處理效率可以達(dá)到92%—95%．Monneyron 等［61］選擇了高硅 ZSM-5、脫鋁 Y 分子篩對(duì)甲苯和丁酮的混合氣進(jìn)行吸附氧化，處理效果較好．可見(jiàn)高硅分子篩對(duì) VOCs 吸附濃縮，再進(jìn)行后續(xù)處理，大大提高了 VOCs 的處理效果． 鄭亮巍［51，62］選擇了高溫水熱和酸處理對(duì) 13X 改性提高了硅鋁比，選擇甲苯作為目標(biāo)污染物，以 13X 和改性的 M-13X 作為吸附劑，在轉(zhuǎn)輪吸附裝置上進(jìn)行吸附研究，轉(zhuǎn)輪參數(shù)如表 2 所示，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速以及進(jìn)氣量都對(duì)吸附有影響．圖 13 反映了不同 M-13X 和 13X 分子篩在不同濕度下的穿透曲線，結(jié)果發(fā)現(xiàn) M-13X 疏水性提高．VOCs 的種類繁多，成分復(fù)雜，部分也是大氣顆粒物的組成成分［58］，因此處理難度也較大． 近年來(lái)，在日本、美國(guó)、歐洲等，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)在處理低濃度、大風(fēng)量的 VOCs 廢氣的治理方面得到了普遍應(yīng)用，我國(guó)也進(jìn)行了引用和開(kāi)發(fā)［59］． 可以利用分子篩的高吸附性能，對(duì)廢氣進(jìn)行吸附濃縮，濃縮后的高濃度廢氣進(jìn)行后續(xù)的催化燃燒凈化處理［58］．
圖 13 M-13X 分子篩與 13-X 分子篩在不同濕度下的穿透曲線［62］Fig．13 The breakthrough curves of M-13X and 13X under different relative humidities［62］丁映春［63］對(duì)沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)在噴漆室廢氣的治理中進(jìn)行了總結(jié)，提出關(guān)鍵的部件在于吸附轉(zhuǎn)輪，并且在吸附濃縮過(guò)程中，若待處理的廢氣的濕度小于 80%，則 VOCs 的可達(dá)到 90% 以上．Yamauchi 等［64］、Chang 等［65］選擇了 ZSM-5 與沸石轉(zhuǎn)輪結(jié)合對(duì) VOCs 進(jìn)行吸附濃縮，圖 14 反映了不同進(jìn)口濃度下轉(zhuǎn)速與 VOCs 率的關(guān)系．結(jié)果表明控制氣體流速與轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，并且當(dāng)相對(duì)濕度小于 80% 等條件下，對(duì) VOCs 的率可以達(dá)到 90%以上( 轉(zhuǎn)輪參數(shù)如表 3 所示) ．
表 3 蜂窩沸石轉(zhuǎn)輪的屬性［65］
戎文娟［27］采用不同硅鋁比的 Y 分子篩對(duì)酮類廢氣進(jìn)行吸附測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有較好的吸附性能，而且隨著硅鋁比增加，疏水性提高，對(duì)環(huán)己酮的選擇性吸附提高． 經(jīng)過(guò)脫鋁改性后的 Y 分子篩，骨架有所坍塌，但是形成了部分中孔結(jié)構(gòu)．羅國(guó)華等［66］考察了 X 、Y 、ZSM-5、Sihcalite-1 對(duì)焦化苯中噻吩的吸附性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn) ZSM-5、Sihcalite-1 的吸附性能較好．通過(guò)離子交換和浸漬法對(duì) ZSM-5 表面進(jìn)行硅烷化改性，提高了其選擇吸附性．可見(jiàn)，脫鋁改性和硅烷化提高分子篩硅鋁比，從而可以提高分子篩的疏水性; 此外通過(guò)硅烷化改性對(duì)孔道結(jié)構(gòu)、孔徑以及表面酸性的影響，可以提高對(duì) VOCs 的選擇性吸附．
陳志航等［67］通過(guò)添加介孔模板劑合成了高硅鋁比、具有微介孔結(jié)構(gòu)的分子篩，并選擇甲苯作為研究對(duì)象進(jìn)行吸附，終吸附量可以達(dá)到 300—500 mg·g－1． 通過(guò)改變模板劑的添加量可以改變分子篩的孔徑，通過(guò)微波加熱，縮短了晶化反應(yīng)時(shí)間，通過(guò)對(duì)合成過(guò)程及添加量的調(diào)控，合成的分子篩疏水性好、 穩(wěn)定性高，并且對(duì) VOCs 的吸附量大．劉卓等［68］通過(guò)可溶性金屬鹽、雜多酸對(duì)分子篩進(jìn)行改性，通過(guò)離子交換進(jìn)行改性，得到改性后的高硅分子篩，然后對(duì) 2-庚酮進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，吸附效率可以達(dá)到 90% 以上．改性后的高硅分子篩吸附性能提高，并且可以多次使用．
楊世棟［69］對(duì)絲光沸石進(jìn)行了改性，并選擇正己烷作為研究對(duì)象進(jìn)行吸附． 先選擇三甲基氯硅烷
對(duì)絲光沸石進(jìn)行硅烷化改性，對(duì)改性后的的絲光沸石進(jìn)行 XＲD 表征后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有雜峰出現(xiàn)，并且結(jié)晶度較好，而且改性后的絲光沸石硅鋁比提高，從 9．2 增加到 14．8，對(duì)水的飽和吸附量下降了 40%，正己烷的飽和吸附量升高到 5．9%，疏水性明顯提高，孔徑、比表面積和孔容都有所減小，表 4 對(duì)比了硅烷化前后分子篩表面性能和吸附性能的變化．后來(lái)作者又對(duì) Y 沸石進(jìn)行了硅烷化改性，通過(guò)紅外光譜的分析，表明沸石表面的羥基部分被，發(fā)生了硅烷化反應(yīng)，并且對(duì)水的吸附進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)水吸附量明顯減 少．可見(jiàn)硅烷化改性后使得硅鋁比提高，疏水性．
表 4 硅烷化改性前后分子篩結(jié)構(gòu)性能及吸附量變化［69］
Bhatia 等［70］通過(guò)離子交換和浸漬的方法對(duì)Y 型分子篩( Si / Al = 40) 和ZSM-5( Si / Al = 140) 進(jìn)行銀離子負(fù)載，選擇了乙酸丁酯作為研究對(duì)象進(jìn)行吸附測(cè)試． 通過(guò)兩種不同方法負(fù)載銀離子后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)離子交換后的分子篩具有的吸附性．從吸附性能的角度看，浸漬法負(fù)載銀離子不是一個(gè)很好的選擇． 從濕度的角度分析 Y 分子篩和 ZSM-5 分子篩的吸附性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高濕度的情況下，Y 分子篩吸附受到了限制，不能很好地進(jìn)行吸附，但是 ZSM-5 在高濕度和干燥下都有很好的吸附能力，原因可能是由于其硅鋁比高，所以疏水性好．Y 分子篩和 ZSM-5 分子篩對(duì)于乙酸丁酯都具有很好的吸附性能，從濕度的角度考慮，ZSM-5 對(duì)于 VOCs 吸附具有的應(yīng)用前景．
綜上，根據(jù)分子篩對(duì) VOCs 的吸附，總結(jié)了不同類型的分子篩可以吸附的 VOCs 分子，如圖 15 所示，
DDＲ 和 CHA 型分子篩孔徑小于 0．4 nm，只能吸附甲醛和丙酮; LTA 型分子篩根據(jù)孔徑大小的不同分為了 3A分子篩、4A分子篩 和 5A分子篩，5A分子篩可以吸附甲醛、丙酮、乙烯和乙烷; MEL、MFI、BEA、MOＲ、MEI、UOV孔徑依次，可以吸附更多種類的 VOCs 分子，如 BEA 型分子篩可以吸附甲醛、丙酮、乙烯、乙烷、噻吩; FAU 型分子篩的孔徑為 0．73 nm，可以吸附除了甲醛丙酮等小分子外，還可以吸附環(huán)己烷、三氯甲烷、苯、鄰二甲苯等 VOCs 分子．
結(jié)論及展望( Conclusion and Prospect)
目前沸石轉(zhuǎn)輪與催化燃燒或蓄熱式燃燒復(fù)合技術(shù)處理 VOCs 成為研究熱點(diǎn)，根據(jù) VOCs 吸附特性， 應(yīng)選用疏水性高、吸附量大的分子篩作為沸石轉(zhuǎn)輪的吸附劑．影響分子篩吸附 VOCs 的因素有很多，例如分子篩孔徑、VOCs 分子的性、分子篩表面性能及結(jié)構(gòu)等． 分子篩硅鋁比的提高會(huì)影響分子篩表面性能，并提高疏水性，從而對(duì) VOCs 的吸附能力，因此高硅分子篩的合成具有重要意義，在合成中如何 提高硅鋁比、疏水性及吸附量成為研究的關(guān)鍵．
直接合成高硅分子篩，可以通過(guò)添加模板劑或者無(wú)模板劑進(jìn)行合成．由于需要一些分子去平衡
骨架中的電荷，因此一般合成高硅分子篩時(shí)加入模板劑，既可以作為模板劑也可以作為填充物． 在合成中可以考慮哪些分子更容易與骨架中的位點(diǎn)作用，接入到骨架上，提高疏水性能，并且更容易 與一些 VOCs 分子作用．但是考慮合成成本，要選擇較經(jīng)濟(jì)的模板劑，胺類的模板劑成本較低，在合成中形成的結(jié)構(gòu)較好，是一種較好的模板劑; 無(wú)模板劑合成時(shí)要考慮骨架平衡，骨架的坍塌．對(duì)一些低硅鋁比或者疏水性差的分子篩進(jìn)行改性，通過(guò)脫鋁改性、高溫水熱、酸處理等可以提高分子篩的硅鋁 比，從而提高疏水性; 通過(guò)硅烷化接枝改性，對(duì)分子篩的表面進(jìn)行修飾，改變表面性能及酸性位點(diǎn)來(lái)疏水性及選擇吸附性，并且與 VOCs 分子地吸附結(jié)合．
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