碱金属改性对ZSM-5结构和吸附甲苯特性的影响及机理

摘要

ZSM-5是一种常用来吸附甲苯的微孔吸附剂,选择三种碱金属Li、Na和K对ZSM-5进行改性,结合表征手段和数学模型的方式研究引入ZSM-5中的碱金属对微孔结构和吸附甲苯的影响.在此实验中,分别从吸附容量、放热能量、扩散阻力和脱附活化能四方面深入探讨碱金属对吸附甲苯的影响规律.基于实验结果得知:碱金属的引入改变了ZSM-5分子筛的微孔结构并呈现出一定的规律.随着离子半径(Li+Na?ZSM-5>K?ZSM-5.静态饱和吸附量呈Li?ZSM-5(0.363 mmol·g?1)>Na?ZSM-5(0.360 mmol·g?1)>K?ZSM-5(0.325 mmol·g?1)排序.恒定浓度波模型很好的描述甲苯在ZSM-5上的吸附扩散行为,空间位阻和静电束缚力分别在高低进气浓度条件下对甲苯在ZSM-5孔道中的扩散占据主导作用,较高进气质量浓度(155 mg·m?3)条件下,碱金属改性对扩散阻力影响规律为Li?ZSM-5Na?ZSM-5>K?ZSM-5.结合脱附动力学分析,Na?ZSM-5因具有较大的孔径和适中的吸附强度,表现出更好的再生潜能.本研究从空间位阻和吸附强度两方面系统阐述了碱金属改性对甲苯吸附行为的影响机理,为在复杂的实际环境应用中选择合适的吸附剂提供了一定的参考意义.