13X分子篩/CaCl2復合吸附劑的吸附性能

    實驗比較了S0、S1、S2、S3和S4在30℃、常壓下對C2H4中少量H2O的動態吸附性能。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很快穿透并達到吸附平衡。S1、S2、S3和S4等4個復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，顯著優于其它吸附劑。復合吸附劑很大程度保留了13X分子篩的微孔特性，仍具有發達的孔道，充分發揮了化學吸附和分子篩載體的物理吸附的協同作用，增強了吸附效果。但浸漬CaCl2同時使吸附劑的孔容降低， 使水分子在進入吸附劑的孔道過程中擴散阻力增大。因此，隨著浸漬量的增大，在化學吸附作用增強和吸附劑孔容降低兩個相反的作用下復合吸附劑的穿透吸附量出現先增大后降低的變化趨勢。
    隨著浸漬量的增加，復合吸附劑的平衡吸附能力顯著增加。CaCl2能與水發生化學吸附作用，一個CaCl2分子最多可結合6 個H2O 分子。分子篩的高比表面積增強了CaCl2與水的吸附作用。復合吸附劑在吸附進行較長時間后仍具有較強的吸水能力，樣品S1、S2、S3、S4的出口H2O體積分數分別約為原料H2O體積分數的78％、68％、60％和55％。這是由于當吸附進行到一定程度時，在分子篩載體孔道內可能形成了CaCl2水溶液， 此時水的吸附類似于大量CaCl2溶液的吸收過程。因此，在吸附進行較長時間后出口H2O體積分數仍不能達到原料中的H2O體積分數。停止實驗時， 水在40％CaCl2浸漬13X分子篩上的動態吸附量已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，但分子篩整體結構未破壞。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。該結果與H2O的動態吸附穿透結果相一致，即浸漬量存在最優值，隨著浸漬量增加吸附穿透量增大， 當浸漬量進一步增大造成更多孔道堵塞時，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CaCl2的特征峰增強。當浸漬量達一定值后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較優值，既保持載體本身的特征又能較好地發揮浸漬CaCl2的化學吸附作用，使吸附劑達到較好的性能。該結果與動態吸附實驗吻合較好。