環保展指出，揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）廣泛存在于工業廢氣中，包括石油化工、噴漆、印刷和制藥等行業。VOCs不僅對環境構成威脅，還可能對人體健康產生負面影響。因此，有效地控制和處理VOCs排放至關重要。在眾多控制技術中，分子篩因其高效性和穩定性，廣泛應運在VOCs治理領域。
分子篩是一類具有均勻微孔，主要由硅、鋁、氧及其它（專業各類VOCs治理RTO、RCO、CO、冷凝器、噴淋塔、活性炭/樹脂/沸石吸脫附等設備廠家：樊13141458653微信同）一些金屬陽離子構成的吸附劑或薄膜類物質，其孔道的直徑在分子尺度上，使得分子篩可以根據分子的大小進行選擇性吸附。沸石分子篩是指那些具有分子篩作用的天然及人工合成的晶態硅鋁酸鹽。沸石分子篩晶體具有吸附性、可交換性等諸多優良性能，在VOCs治理中也有廣泛的應用。
一、分子篩與活性炭的比較
1.分子篩的基本特性及應用
環保展指出，分子篩對某些特定尺寸的VOC分子有較高的選擇性，這使得它在需要針對性去除特定組分的應用中表現優異。分子篩的主要優點包括：
高選擇性：能夠針對特定大小的分子進行吸附，尤其適用于分子大小差異顯著的混合物。
高熱穩定性和化學穩定性：可以在較高的溫度下使用，適合于熱再生。
可重復使用：經過適當的再生處理，可以多次使用，延長其使用壽命。
2.活性炭的基本特性及應用
活性炭是一種被廣泛使用的吸附材料，以其高比表面積和多孔結構而著稱。它對各種類型的VOCs均有較好的吸附效果。活性炭的主要優點包括：
廣泛的吸附能力：能夠吸附多種化學物質，尤其是極性和非極性有機物。
成本相對較低：在眾多吸附材料中，活性炭的成本相對較低，使得其在工業應用中更經濟。
易于獲得：活性炭的來源廣泛，制備技術成熟。
3.比較分析
（1）選擇性：
分子篩：對特定分子有更高的選擇性，適用于需要針對特定VOCs成分的場合。
活性炭：吸附范圍廣，但缺乏選擇性，可能導致非目標氣體也被吸附，影響吸附效率。
（2）再生與耐用性：
分子篩：能夠在較高溫度下進行再生，且不易受到熱分解影響。
活性炭：再生時容易造成孔結構損壞，導致吸附能力下降。
（3）成本考量：
分子篩：初始成本較高，但由于其高效的再生能力和長期的穩定性，分子篩不需要經常更換，使用成本低，維護成本低，長期成本可能較低。
活性炭：初始成本較低，但頻繁更換和再生的成本可能較高。
4.應用選擇
環保展說明，選擇分子篩還是活性炭主要取決于處理需求和經濟考慮。對于需要高選擇性和可以承受較高初期投資的場合，分子篩是更好的選擇。而對于處理范圍廣泛的VOCs且預算有限的情況，活性炭可能更為合適。在實際應用中，這兩種材料有時也會被結合使用，以利用各自的優點，達到最佳的處理效果。
二、沸石分子篩在VOCs治理領域的應用
沸石分子篩在VOCs治理中，主要以盤式轉輪、筒式轉輪和固定床分子篩的形式進行應用。
1盤式轉輪
盤式沸石轉輪結構分區為吸附區、再生區及冷卻區三個部分，一般都是按10:1:1的分區比例。
（1）吸附區：
廢氣迎風面，一般風速控制在2-4Nm/s，凈化效率一般在90-97%，凈化氣進入煙囪。
（2）冷卻區：
一般采用制程氣進行冷卻，一方面降低了冷卻區沸石的溫度，使得其具有吸附性，另外也順利實現了熱能回收。
（3）脫附區：
將經過熱回收的氣體，再進行加熱溫度到200℃左右，進入脫附區進行冷卻。脫附再生的風量一般是進氣的10-20倍。當進行高溫再生，最高溫度可達到300℃左右，需要在設計時選擇高溫再生型轉輪。
（4）常見沸石轉輪不適用處理的物質
在分子篩轉輪上易發生聚合反應的烯烴類物質、有機硅氧烷、沸點超高260℃以上的大分子物質等，可能會對轉輪造成永久性損壞。按無法處理的物質成分、不允許進入轉輪的物質和限制進入轉輪的物質劃分如下表所示。
表1 轉輪無法處理的物質成分
表2 不允許進入轉輪的物質
表3限制進入轉輪的物質
基材及沸石晶體結構的破壞是不可逆，聚合物導致通氣道堵塞基材及沸石晶體結構的破壞是不可逆，聚合物導致通氣道堵塞可逆的。高沸點物質殘留導致的石通氣道堵塞是可逆，特定離線活化工藝可恢復原始性能的80-90%。
我們再按照這個標準再劃分總結，如下：
（5）沸石轉輪技術存在的問題與不足
A.轉輪技術存在的問題
轉輪并不是對所有的氣體都能處理。
對一些不易處理的廢氣，如易聚合的烯烴、炔烴組分（脫附時容易聚合堵塞）、苯乙烯、涂裝行業UV漆的聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯等，沸石就顯得無能為力。
轉輪對廢氣的濃縮能力與自身的吸附容量有關。
通常所說“轉輪對廢氣能濃縮20~40倍”，只是個概念問題。如果廢氣濃度本來就很低，不要說濃縮到40倍，就是50倍60倍都是有可能的。如果廢氣濃度高，比如1000mg/m3，那恐怕連10倍的濃縮比也達不到。
任何一種吸附裝置都有吸附周期的問題。
也就是說，任何一個吸附裝置都有破點的問題，如果吸附操作中在即將達到破點時才切換，當運行不穩定時，就很容易超標；但是如果在距離破點還有較長的時間就提前切換，就不會超標。所以，一般轉輪設定的吸附時間都會比達到破點的時間要短得多，因而很容易做到達標排放。
廢氣通過床層的風速是由它的停留時間決定的，對濃度較稀的廢氣，可以采用較大的風速。設計人員在設計轉輪風速時，要根據氣體的濃度進行選擇。由于采用轉輪處理的廢氣濃度一般都較低，所以可以采用較大的風速。但轉輪的風速不是隨意提升的，也必須考慮阻力問題。因此，轉輪的吸附層厚度最大也不會超過500mm。
此外轉輪還存在以下不足：
i.從結構上看，轉輪屬移動床在運行時會將處理系統內所有部分都旋轉起來，這就導致運行時的能耗會增加；把用于氣流切換的閥門變成了與吸附單元硬摩擦的密封件，并將這些密封件固定在不同的位置，用于和旋轉的每個吸附單元進行接觸，以實現氣體的切換。這無疑會增加設備制造的難度。尤其是密封件，國內很少生產，基本依賴進口。
ii.不少轉輪的脫附都是采用高溫（180℃~200℃）脫附，這不僅造成了能源浪費，也不利于資源回收。即使為了與后續的催化燃燒相銜接，也沒必要采用高溫去脫附。可以采用低溫脫附后對脫附氣再加熱，這樣就能實現節能。因為此時省去了對整個吸附系統加熱的能量，同時采用較低的溫度脫附，也省去了對床層進行冷卻的能量（對于含氯的揮發性有機物，在采用轉輪濃縮進行處理后，不可再進行催化燃燒，因為那樣將會產生毒性更強的光氣或二英）。
iii.部分研究認為，由于沸石轉輪的脫附比熱相對較低的空氣或工業氮氣作為脫附介質，必須依靠脫附才能確保較高的再生效率。但這種觀點是基于“溫度越高脫附效果越好”的錯誤脫附規律的認識。實際生產中，脫附效率與脫附溫度并不存在一定的正相關，即不同的吸附質均存在對應的理想脫附溫度，而這一溫度點與吸附質的沸點并不存在直接關聯。
2筒式轉輪
筒式沸石轉輪除了材料加工上的差異，從結構上和盤式有很大的區別，利用模塊化沸石材料填充成筒狀結構，來實現VOCs的吸附濃縮。結構分區上沒有了盤式的冷卻區，當濃縮倍率一樣的話，其脫附能耗高于盤式轉輪。筒式轉輪的濃縮倍率最高可以做到50倍，濃縮倍率越高其搭配的燃燒裝置或其他就規格越小，其模塊化沸石便于安裝和維護也是設備的一大特點。
3固定床沸石分子篩
不論筒式轉輪或盤式轉輪，其應用場景都要求工況具有連續性。因此在固定床活性炭發展的基礎上，通過改變吸附材料，形成了固定床的蜂窩沸石分子篩吸附床。
由于沸石分子篩的特性，其動態吸附容量遠小于活性炭，且脫附溫度高（250℃左右）。采用固定床系統對閥門的氣密性、固定床的保溫、脫附溫升的控制等方面都加大了系統復雜。固定床沸石系統的應用，還需要積累經驗和優化難點解決方案。
沸石固定床與其他吸附劑的對比表：
難以吸附的物質：甲醇、環己烷、甲醛、乙醛、二氯甲烷、戊烷等。
難脫附的物質：油霧、焦油、漆霧、丙烯啨、丁二烯、苯乙烯和其他超過200℃的高沸點物質。
導致沸石分子篩失效物質：酸性堿性物質；易于分解的鹵代烴有機物。
導致沸石孔道堵塞的物質：銨鹽、碳酸鈣、等粉塵顆粒物；
低沸點物質：沸點低于40℃以下的物質(C4以下的烷烴、烯烴、鹵代烴等)
高沸點物質：沸點在170℃~220℃的部分物質(三甲苯、乙二醇丁醚、丙二醇、乙二醇、DOTP、NMP、DMSO、DEF、丁內酯等)
沸石固定床的現場應用
1.沸石固定床可應用于大風量低濃度連續或間歇生產工藝；濃度不大于150~200mg/m3；
2.對于廢氣中含有易聚合的物質苯乙烯、大分子高沸點無種子，丙酮等；
3.連續性生產的UV膠印、絲網印刷、單凹印刷大風量低濃度，均可應用；
4.對于汽車噴涂、家具噴漆、模具噴漆等大風量等間歇生產均可應用；
5.能耗相對來說比較低，在平時工作過程中，一直處于吸附狀態到脫附時間后才進行脫附。
（文章來源：VOCs課堂）
