13X分子篩/CaCl2復(fù)合吸附劑的吸附性能

    實(shí)驗(yàn)比較了S0、S1、S2、S3和S4在30℃、常壓下對C2H4中少量H2O的動態(tài)吸附性能。圖2為吸附穿透曲線。各吸附劑的穿透吸附量和平衡吸附量在表2 中給出。從穿透曲線可以看出， 未浸漬的13X分子篩S0很快穿透并達(dá)到吸附平衡。S1、S2、S3和S4等4個(gè)復(fù)合吸附劑的穿透吸附量和平衡吸附量均高于S0。其中S2的穿透吸附量為36.3mg/g，是13X分子篩的1.4倍，顯著優(yōu)于其它吸附劑。復(fù)合吸附劑很大程度保留了13X分子篩的微孔特性，仍具有發(fā)達(dá)的孔道，充分發(fā)揮了化學(xué)吸附和分子篩載體的物理吸附的協(xié)同作用，增強(qiáng)了吸附效果。但浸漬CaCl2同時(shí)使吸附劑的孔容降低， 使水分子在進(jìn)入吸附劑的孔道過程中擴(kuò)散阻力增大。因此，隨著浸漬量的增大，在化學(xué)吸附作用增強(qiáng)和吸附劑孔容降低兩個(gè)相反的作用下復(fù)合吸附劑的穿透吸附量出現(xiàn)先增大后降低的變化趨勢。
    隨著浸漬量的增加，復(fù)合吸附劑的平衡吸附能力顯著增加。CaCl2能與水發(fā)生化學(xué)吸附作用，一個(gè)CaCl2分子最多可結(jié)合6 個(gè)H2O 分子。分子篩的高比表面積增強(qiáng)了CaCl2與水的吸附作用。復(fù)合吸附劑在吸附進(jìn)行較長時(shí)間后仍具有較強(qiáng)的吸水能力，樣品S1、S2、S3、S4的出口H2O體積分?jǐn)?shù)分別約為原料H2O體積分?jǐn)?shù)的78％、68％、60％和55％。這是由于當(dāng)吸附進(jìn)行到一定程度時(shí)，在分子篩載體孔道內(nèi)可能形成了CaCl2水溶液， 此時(shí)水的吸附類似于大量CaCl2溶液的吸收過程。因此，在吸附進(jìn)行較長時(shí)間后出口H2O體積分?jǐn)?shù)仍不能達(dá)到原料中的H2O體積分?jǐn)?shù)。停止實(shí)驗(yàn)時(shí)， 水在40％CaCl2浸漬13X分子篩上的動態(tài)吸附量已100.7mg/g，為13X分子篩的2.8倍。

    吸附劑S0、S1、S2 、S3和S4的孔徑分布。結(jié)果表明，隨著浸漬量增大，比表面積和孔容逐漸減小，孔分布趨勢不變， 說明浸漬的鹽堵塞了部分孔道，但分子篩整體結(jié)構(gòu)未破壞。浸漬CaCl2后13X分子篩孔容逐漸降低，一定程度上削弱了載體的物理吸附能力。該結(jié)果與H2O的動態(tài)吸附穿透結(jié)果相一致，即浸漬量存在最優(yōu)值，隨著浸漬量增加吸附穿透量增大， 當(dāng)浸漬量進(jìn)一步增大造成更多孔道堵塞時(shí)，穿透吸附量降低。

    圖4為吸附劑的X射線衍射分析譜圖。XRD譜圖結(jié)果表明， 隨著浸漬量增大，13X分子篩載體的特征峰逐漸減弱，在31°和46°附近出現(xiàn)CaCl2的特征峰增強(qiáng)。當(dāng)浸漬量達(dá)一定值后CaCl2的特征峰變化不再明顯，而13X分子篩載體的特征峰被覆蓋減弱。說明浸漬量存在一個(gè)較優(yōu)值，既保持載體本身的特征又能較好地發(fā)揮浸漬CaCl2的化學(xué)吸附作用，使吸附劑達(dá)到較好的性能。該結(jié)果與動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)吻合較好。