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  通常自然界存在的结晶型硅铝酸盐称为沸石，人工合成的称为分子筛。1959年，美国联合碳化物公司密尔顿博士申请的个人工合成分子筛的专利被批准下来，此后人工沸石分子筛得到更加广泛的应用。

一、沸石的特点浅谈

沸石分子筛利用物理吸附，将VOCs吸附到分子筛内部，再通过升高温度使得VOCs逸出，完成吸附和脱附的全过程。

沸石分子筛主要是利用吸附质的分子形状和大小，以及分子极性和不饱和度来进行选择性吸附。

特点1：选择吸附。通过对二氧化硅和氧化铝极有规律的连接，沸石分子筛微孔具有均匀性，使得其吸附具有选择性。虽然沸石分子筛没有活性炭或硅胶、树脂等吸附物质的种类广泛，但是对目标污染物的吸附效率大大提高。

特点2：种类繁多。沸石分子筛中硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸（通常为0.3nm至2.0 nm）的孔道和空腔体系，具有筛分分子的特性。氧环通过氧桥连结，形成具有三维空间的多面体，多面体有中空的笼，笼状结构是分子筛的骨架结构。不同结构的笼再通过氧桥相互联结形成各种不同结构的分子筛，如A型、ZSM-5等。

特点3：性能可优化。改变二氧化硅和氧化铝的比例，可以调节分子筛的吸附能力。高硅沸石分子筛显著改变其疏水性，同时也改变了其耐温性。实现了对VOCs工况的适应性扩展。减小高湿环境以及环境温度变化对吸附浓缩效果的影响。在沸石晶体的构造中存在离子（钠、钾、钙等），通过阳离子的交换，可以改变孔径，从而更高效的吸附目标污染物。

特点4：安全性。沸石材料本身不可燃，在应用的安全性上有保障。

二、沸石分子筛的应用类型

从沸石分子筛的合成到集成装置的应用，其核心在于不同类型沸石分子筛的选择吸附以及负载工艺的优化。

01盘式转轮

盘式沸石转轮结构分区为吸附区、再生区以及冷却区三个部分。一般都是10：1：1的分区比例，也有采用45°脱附区和45°冷却区。

吸附区：废气迎风面，一般风速控制在2-4Nm/s，净化效率一般在90-97%。净化气进入烟囱。

冷却区：一般采用制程气进行冷却，一方面降低冷却区沸石的温度，使其具有吸附性；另一方面实现热能回收。

脱附区：将经过热回收的气体，再进行加热温度到200℃左右，进入脱附区。脱附再生的风量一般是进气的10-20倍。当进行高温再生，高温度可达到300℃左右，需要在设计时选择高温再生型转轮。

02筒式转轮

筒式沸石转轮除了材料加工上的差异，从结构上和盘式有很大的区别，利用模块化沸石材料填充成筒状结构，来实现VOCs的吸附浓缩。

结构分区上没有了盘式的冷却区，当浓缩倍率一样的话，其脱附能耗高于盘式转轮。筒式转轮的浓缩倍率高可以做到50倍，浓缩倍率越高其搭配的燃烧装置或其他就规格越小，还有其模块化沸石，便于安装和维护，也是设备的一大特点。

03固定床沸石分子筛

不论筒式转轮或盘式转轮，其应用场景都要求工况具有连续性。因此在固定床活性炭发展的基础上，通过改变吸附材料，形成了固定床的蜂窝沸石分子筛吸附床。目前少量应用在市场。由于沸石分子筛的特性，其动态吸附容量远小于活性炭，且脱附温度高（250℃左右）。采用固定床系统对阀门的气密性、固定床的保温、脱附温升的控制等方面都加大了系统复杂。固定床沸石系统的应用，还需要积累经验和优化难点解决方案。

三、总结

尽管目前沸石转轮系统已经成为全球公认的高效的吸附浓缩技术，也不得不承认其本身具备一定的局限性。比如废气的组分复杂，很多工况难以明细其废气的真实浓度、组分或其浓度、组分具有变化性，沸石的应变能力就捉襟见肘。

没有的设备或工艺，适合的才是好的。针对大风量、低浓度，连续工况，常规VOCs，转轮的吸附浓缩是佳的工艺选择。随着沸石分子筛、活性炭纤维、树脂等吸附材料的研究与发展，未来市场的VOCs治理工艺更加繁多，优化出合适工况的组合工艺，从投资和运行以及安全综合解决末端VOCs治理问题。

四、东洋和光沸石

东洋和光自成立以来一直致力于沸石分子筛和沸石转轮的研发、生产，是吸附材料专业生产厂家。东洋和光是由日本和光化学株式会社和上海楚锐环保有限公司合资成立的企业，完全继承了日本和光化学的核心技术。

我们的沸石分子筛具有高硅铝比，以陶瓷纤维、疏水性沸石及粘合剂为原料，按照湿法造纸工艺一次成型为蜂窝状结构，是一款耐高温的高性能吸附产品，对VOCs的净化效率高达98%以上。具体参数如下表所示。

此外，东洋和光还可以为现有的转轮和固定床更换沸石。目前，东洋和光已为喷漆、涂料、医疗等等数百家企业提供产品和服务。如有任何问题，欢迎前来咨询！

来源：VOCs微课

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