5A、13X与NaLSX分子筛吸脱水实验研究

第

50

卷第

4

期

2021

年

4

月

应用化工

Applied

Chemical

Industry

Vol.

50

No.

4

Apr.

2021

5A

、

13X

与

NaLSX

分子筛吸脱水实验研究

王洪亮

I",

张勇平駕胡宏杰"心

，

刘红召

2,4,5,

王威

134,5

(1.

中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所

，

河南郑州

450006

；

2,

中国航天员科研训练中心

，

北京

100094

；

3.

国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心自然资源部多金属矿综合利用

，

河南郑州

450006

；

4,

评价重点实验室

，，

河南郑州河南郑州

450006450006)

；

5

.河南省黄金资源综合利用重点实验室

摘要:比较不同类型的分子筛吸水与脱水性能筛选最优的分子筛脱水干燥剂有

，

。

建立一种分子筛有效吸附水

、

效脱附水与有效残留水的计算方法

，随脱附温度升高

比较在不同温度下的水含量分布

。

，

分子筛有效脱附水增加,

有效残留水减少,吸水率增大;真空气氛脱附后分子筛吸脱水能力优于非真空空气气氛吸脱水能力;在脱附温度为

250

t

时左右

,13X

与分子筛的有效残留水基本完全脱除;当正常工作脱附温度

NaLSX,5A

的有效残留水为

2.0%

为

200

-

250

咒时

,13X

分子筛脱附再生后的吸水能力最强

，

是最优的脱水干燥剂

。

关键词:分子筛

;

脱水;脱附温度;水含量分布

中图分类号:

TQ02&151671

A

文献标识码:

文章编号

：

-3206(2021)04

-

0957

-

04

Experimental

dehydration

study

on

absorption

and

of

5A,13X

and

NaLSX

molecular

sieves

WANG

Hong-liang

3A

'

5

,

ZHANG

Yong-ping

,HU

Hong-jie""

,

LIU

Hong-zhao

3

,

WANG

闕

®

(1. of of

China

ZhengzhouCAGSZhengzhou

InstituteUtilization

Multipurpo

Mineral

Resources

,,450006,

；

2.Rearch

ChinaCenter,BeijingChina

Astronaut Training

and

100094,Engineering

China3.National

；

Rearch

CenterMinerals

for Industrial China for

UtilizationKey

of

,450006,

Zhengzhou

；

4.

Laboratory

Polymetallic

OresandChinaLaboratory

*MNR

Evaluation

, of

Utilization

,450006,

ZhengzhouKey

；

5.

Comprehensive

UtilizationChina)

,

of

Henan

GoldResource450006,

in

Province

Zhengzhou

Abstract

:

To

compareabsorptiondehydrationperformancedifferenttypes

the

water

and

ofof

molecular

sieves

,

,

and

to

lect

establish

the

method adsorptionef­

best

desiccant.

To

a

calculation

ofeffective

water

fectivedesorptioncompare

water

andand

effectiveof

residual

water

molecular

sieve

,

the

water­

content

dis

tribution

at

differentWithdesorptiondesorption

temperatures.

,

thethe

increa

ofeffective

temperature

water

ofsieveeffective

molecular

absorption

incread

,

the

residual

waterwater­

decread

and

the

rate

in

cread

；

the

dehydration

capacity

ofsieve

vacuum

molecular

non

in

atmosphere

was

better

than

that

in

vacuumwhen desorption and

atmosphere

;

the

temperature,the

was

250

°C

effectiveof13X

residual

water

NaLSX

waswas

about sieve

2.

0%

,and

the

effective

residual

water

ofcompletely

5A

molecular

basically

removed

;working

Whenthe

normal desorption is

temperature

is

200

~13Xsieve

250

,

molecular

the

best

desiccant

strongest absorptiondesorption

with

the

water

capacity

after

and

regeneration.

Key

words

:

molecular

desorption

sieve

;

dehydration

;

temperature

;

water

content

distribution

在装置上应用时,一般活化后分子筛烧失低于

能力

。

本文建立一种分子筛有效吸附水

、

有效脱附水

1.

5%

；

由于正常工作脱附温度一般为

150~

300

T

I

〕，

一部分水分逐渐进入内部

，

变成残留水,

并逐渐达到饱和

，

在正常工作脱附温度下无法脱出

，

与有效残留水的计算方法

，

研究了脱附气氛与脱附

温度对分子筛脱附水与残留水的影响

，

并比较了不

有效吸水能力下降

，，

所以

起始装填的活化后分子筛

的吸附能力不能代表在床层内工作状态下的吸附

收稿日期修改稿日期

=2020-09-10=2020-10-13

同脱附温度下分子筛的吸水性能

。

基金项目

：

河南省科技攻关项目

(

3

)

作者简介:王洪亮

(1987

-

),

男

，

河南周口人，，

工程师

硕士，

从事沸石分子筛

、电话

碳分子筛与矿物材料研制

。

：

0371-

68632015,E

whl0520@

-

mail

：

126.

com

958

应用化工

第

50

卷

1

实验部分

1.1

材料与仪器

5A

、

13X

、

NaIBX

分子筛球主要来自实验室

。

5A

分子筛为无黏结剂分子筛

,13X

、

NaLSX

为含黏

土歼筛

。

KSY-12-16

焙烧炉;

DZFW090

真空干燥箱

。

1.2

实验方法

1.2.1

有效残留水与有效脱附水

称重

lg

左右

的分子筛球

，

放入

650

戏焙烧炉中焙烧

2

h,

根据焙

烧前后质量

，

计算其失重质量百分数

（

禺

）

。

称重

M°

（

l

g

左右的分子筛球,在不同温度的

）

真空干燥箱

（

温度

W250

乜,气氛可调节为真空或者

非真空空气

）

中脱水

，根据脱水前

脱水后质量为

，

后质量计算失重质量百分数

（

X»

。

有效残留水与有效脱附水主要以完全活化

、

不

含任何水的分子筛球为基体进行计算

,

其中有效残

留水吗=

［

（）

禺-石

）

/

（

l-X

。

］

X100%

；

有效脱附

水

％

=

［

矽

（

1-

禺

）

］

xl00%

o

1.2.2

有效吸附水将不同脱附温度的分子筛球

进行吸水

,

吸水后质量为腌

o

有效吸附水:

w*

3

=

M

21

--

x

%

;

1

―

X

-

A

子

T

q

x

100%

1.2.3

吸水率

不同脱附温度下的样品

，

在室温空

气环境中吸水饱和量与

650

X/2

h

完全活化吸水饱

和量相比=

，

吸水率丫

叫

［

w

2

/

（

w

2

+100%

）

］

x

o

2

结果与讨论

2.1

非真空条件下脱水后分子筛有效吸附水与残

留水

将室温空气中饱和吸附与未饱和吸附的

5A

、

13X

与

NalBX

分子筛球在非真空气氛、

并在脱附条

件为

130

r/1

h

、

200230

V./1V./1

hh

与

时进行脱

水

，

有效残留水与有效脱附水随脱附温度变化见

图

1

。

35

3

0

壬

1

1

果饱和吸附

和吸附

25

20

+

13X

有效找留

15

O

120140160220240

180

200

图

］

有效残留耒占有效脱附水

随脱附温度变化图

(

非真空气氛)

Fig.water

and

1effective

Variation

of

efiective

residual

desorption

desorption

water

withtemperature

(nonatmosphere)

vacuum

由图

1

可知

，

在非真空气氛下脱水时

，

随着脱水

温度升高

，

失重与有效脱附水增加

，

有效残留水含量

减少;在脱水温度为

200230

-

X.

时

,3

种分子筛的

有效残留水为

7.

0%

~

10.

0%

,NaI5X

分子筛有效

残留水最大

,3

种分子筛有效脱附水达到了

20.0%

-23.

5%

,13X

分子筛的有效脱附水最大

。

2.2

真空条件下脱水后分子筛有效吸附水与有效

残留水

将在室温空气中吸水饱和分子筛球与未吸附饱

和的分子筛球

，

在真空气氛

、

不同温度下进行脱水,

并计算脱水后样品的有效脱附水与有效残留水

,

结

果见图

2

与图

3

。

29

28

27

26

25

24

23

22

120

140160180

200260

220240

脱附温度厂

C

图

2

有效脱附水随脱附温度变化图(真空气氛)

Fig. water

with

2

Variationeffective

of

desorption

desorption vacuum

temperature

(

atmosphere)

9

-

T-5A

»-5A有效残留水

，

g

7

亠

有效残留水.未饱和吸附

饱和吸附

千

I3X

有效残留水

，

饱和吸附

6

0NaLSX

+有效残留水

NaL$X

13X

有效残留水

，

未饱和吸附

有效残留水，

，

饱和吸附

未饱和吸附

3

2

0

120160

140

180

200220260

240

脱附温度厂

C

图

3

有效残留水随脱附温度变化图（

真空气氛

）

Fig. with

3Change

residual

ofeffective

water

desorption

temperature

（

vacuum

第

4

期

王洪亮等

：

5A13X

、

与

NaI5X

分子筛吸脱水实验研究

959

2.3

在脱附条件为非真空时,不同温度下吸脱水实

验研究

3

种分子筛在焙烧后

600

V/2

h

，

在室温空气中吸

附

3~16

h,

然后在

200

V/1

h

、

非真空气氛下进行脱

附,计算吸附与脱附后的水含量

，

结果见图

4

~

图

7

。

由图

4~

图经过

7

可知

，

600

r/2

h

焙烧后

，

在

非真空气氛脱附时

,

随吸附时间延长,有效吸附水与

有效脱附水增加;吸附时间

＞3

h

时

,3

种分子筛中

NaI5X

分子筛球有效吸附水含量最大

，

由于其有效

脱水能力弱于

13X

分子筛

，

所以达到饱和状态时,

有效残留水含量最大

。

14

6003

C/2

h-h-

吸附

有效吸附水

12

600

"C/Zh.

吸附

3h-200C/l

h-

有效脱附水

5600

Wh-

吸附

3

h-200

'C/l有效残留水

h-

10

冰

、

8

勒

妣

6

来

4

5A

NaLSX

13X

图

4

温度对歼筛水含量的影响

(吸附时间

3

h

、

非真空脱附气氛)

Fig.

4

Effect

of

water

temperature

on

content

of

molecular

sieve

(

adsorption3

time

h,non

vacuumdesorption

atmosphere)

600有效吸附水

*C/2

h-

吸附4

h-

600有效脱附水

'C/2

h-

吸附4

h-

h-200

U/l

20

m

600有效残留水

'C/2 h-

h-

吸附4

h-200

P/l

5

o

5

5A

13X

NaLSX

图

5

温度对歼筛水含量的影响

(吸附时间

4

h

、

非真空脱附气氛)

Fig.

on

5

Effect

of

temperaturewalerof

content

molecular

sieve

(

adsorption

time

4

h,non

vacuumdesorption

atmosphere)

30

25

20

15

1

0

5

5A

13X

NaLSX

图

6

温度对分子筛水含量的影响

(吸附时间

5

h

、

非真空脱附气氛)

Fig.

of

6

Effect

water

temperature

on

content

of

molecular

sieve

(

adsorption

time

5h,non

vacuumdesorption

atmosphere)

9

8

7

6

5

4

3

2 12 14

4

6

8

10

16

18

吸附时间

/h

图

7

有效残留水随吸附时间变化图

(非真空脱附气氛)

Fig. with

adsorption

7

Change

ofeffective

residual

water

time(

non

vacuumdesorption

atmosphere)

当吸附

3

~7

h

时

，

随吸附时间延长

,3

种分子筛

的有效残留水逐渐升高,吸附时间达到

7

h

时

，

有效

残留水接近饱和;当吸附

3

~5

h

时,虽然在

600

T/2

h

焙烧后进行吸水后

，

有效吸水量大于有效残留水量

,

但有效残留水并没有达到饱和

，

说明分子筛在吸水

时

，

一部分水分是进入了分子筛的

«

笼内,这部分

水在不低于

150

七时可完全脱除;另一部分水进入

了分子筛的卩笼内

，

进入

0

笼内水分需要大于

150

弋脱除

，

要完全脱除

，

温度需要不低于

350

V

冋

。笼内

随着吸水时间延长,进入分子筛

B

水分逐渐达到饱和

，

有效残留水达到最大值

。

2.4

在脱附条件为真空时

，

不同温度下吸脱水实验

研究

分子筛在

600

r/2h

焙烧后

，

在室温空气中吸

附

2

h,

然后在

200

V/l

h

、

真空气氛下进行脱附计

，

算吸附与脱附后的水含量结果见图

，

8

。

14

2

遂

600

'C/2h-

有效残留水

宙

960

应用化工

第

50

卷

2.5

分子筛吸水实验对照

3

种分子筛在不同脱附气氛

、

不同脱附条件下

脱水后

，

在室温

、

RH

75%

下进行吸水实验

,3

种分子

筛的有效吸附水见图

9

~图

11

。

25

20

5

O

0100

50150

吸附时间

/min

图

9

分子筛有效吸附水随吸附时间变化图

(非真空气氛

、

200

X,/l

h

脱水)

Fig.

adsorption

9

Change

chart

of

waterof

effective

molecular

sieve

vacuum

withadsorptiontime(

non

atmosphere200

,

dehydration

at

%

：

/!

h)

25

2O

15

O

0150300

50

100

200250

吸附时间

/min

图

10

分子筛有效吸附水随吸附时间变

化图(真空气氛

、

200

T/l

h

脱水)

Fig.

of

10Change

chart

water

effectiveadsorption

of

molecular

(vacuum

sieve

with

adsorption

time

atmosphere200

,

dehydration

at

°C/l

h)

30

5

O

吸附时间

/min

图

11

分子筛有效吸附水随吸附时间

变化图(真空气氛

、

250

V/l

h

脱水)

Fig.

11of

Change

chart

water

effectiveadsorption

of

molecularwith

time

sieveatmosphere,

adsorption

(vacuum

250

龙

/I

h

dehydration)

由图

9

可知,在非真空气氛脱附后

，

吸附饱和后

分子筛有效吸附水大小顺序为

13X

>

NaLSX«5A

；

由图

10

、

图

11

可知

，

在真空脱附气氛下

，

当脱附条

件为

200

3C/1

h

时

，

吸附饱和后分子筛有效吸附水

大小顺序为

13X«5A

>

NaLSX,

当脱附温度升高到

250

弋时

，

由于

13X

与

NaLSX

有效残留水减少

,

有

效吸附水增加

,吸附饱和时分子筛有效吸附水大小

顺序为

13X

>

NalSX

>

5A

0

说明在真空气氛或者

非真空气氛下

,13X

分子筛都是一种较为优越的干

燥脱水分子筛

。

由图

9~

图

11

比较可知,在真空气氛或者非真

空气氛脱附时,分子筛的有效残留水越小

，

分子筛有

效吸附水达到平衡所需时间越长;在

3

种分子筛中

,

13X

与

NaLSX

吸附饱和时间较短

，

两者相差很小,

5A

分子筛达到饱和需要的吸附时间相对较长

,

这主

要是由于

13X

与

NalSX

分子筛孔径较大

,5A

分子

筛孔径较小

，

水在

5A

分子筛扩散过程中阻力较大,

达到平衡需要的吸附时间较长

。

2.6

不同脱附温度与气氛下吸水率对照

脱附温度对吸水率的影响见图

12

。

90

80

70

60

50

40

120140

160180260

200240

220

脱附温度厂

C

图

12

吸水率随脱附温度变化图

Fig.

12ofwith

Change

chart

absorption

water

desorption

temperature

由图

12

可知,在非真空脱附气氛下

，

吸水率随

脱附温度升高而增大

，

当温度为

200

-

230

弋时

,3

种分子筛吸水率维持在

66.

6%

~

74.

5%

,

13X

分子

筛吸水率相对较高

;

在真空脱附气氛下

,

当脱附温度

为

130

-

250

弋时

，

吸水率随脱附温度升高而增大,

当温度为

250

乜时

,3

种分子筛的吸水率在

94.

5%

-99.

0%

,5A

分子筛吸水率最高达到了

99.

0%

，

说

明

5A

分子筛在

130

-

250

V

再生后

,吸水恢复能力

最强;另外

，

可发现真空脱附时分子筛的吸水能力明

显高于非真空脱附时分子筛的吸水能力

。

3

结论

(1)

随脱附温度升高

,5A

、

13X

与

NaLSX

分子筛

有效脱附水增加

,

有效残留水减少,吸水率增大;真

空气氛脱附后分子筛吸脱水能力优于非真空空气气

氛吸脱水能力

。

(2) -

在非真空气氛

、

温度

200

230

964

应用化工

第

50

卷

虑到节省溶剂

,

相比选为

1

：

4,

即间二苯酚废水萃取

的最优条件为:萃取级数为

4

级

,

萃取相比为

1

：

4,

术的研究进展及应用前景

[J].

环境工程

,2018,

36

(5)

11-15.

：

[3]

[4]

萃取温度为

30

T

。

因为

R

c

>R

b

>R

a

,

所以对于间

刘俊逸

，

张宇

，

张蕾

，

等.含酚工业废水处理技术的研

二苯酚废水萃取实验

,

萃取温度作用最大

，

萃取相比

作用次之

，

萃取级数作用最小

。

究进展

[J].

工业水处理

,2018,38(10):12-16.

杨鹏飞

，

李瑞琛,高艳芳

，

等.工业含酚废水离心萃取

脱酚工艺研究

[J].

工业用水与废水

,2018,49(1):

28-31.

[5]

3

结论

(1)

随萃取级数增大

,3

种含酚废水的萃取率均

先迅速上升后基本保持恒定

，

萃取级数到

5

级时萃

取率已基本稳定;在相同的萃取级数下

，

含苯酚废

水

、

含苯酚和间苯二酚废水的萃取率明显高于含间

[6]

[7]

[8]

[

9PREDA

]

E

刘东.高浓煤化工废水中酚和有机竣酸酮萃取的相平

衡测定及工艺模拟研究

[D].

广州

：

华南理工大

学

,2016.

乔鑫龙

，

方梦祥,岑建孟

，

等.萃取法处理含酚废水的

苯二酚废水的萃取率

。

研究进展

[J].

水处理技术

,2016,42(4):7-11.

张帆

，

刘媛

，

贺盛福

，

等.处理含酚废水的研究进展

[

J]

.

现代化工

,2015,35(1)

67-72,

：

(2)

随着萃取相比的减小

,3

种含酚废水的萃取

率均下降

。

(3)

随温度上升

,3

种含酚废水的萃取率基本呈

下降趋势,温度对苯酚废水的萃取率影响不大

，

但对

间苯二酚废水

、

苯酚-间苯二酚废水萃取率的影响

张红涛

，

刘永军,张云鹏

，

等.高酚焦化废水萃取脱酚

预处理环境工程学报

[J].

,2013,7(ll)

：

4427^t430.

BIZEREA

Spiridon

0,

,A,et

BOTEZal.

Phenol

removal

fromcompos

by

wastewater

adsorption

­

on

zeolitic

ite

Environmental

[J

]

.

Science

and

Pollution

Rearch

,

2013,20:6367-6381.

较大

。

(4)

对于苯酚废水的最优萃取工艺条件为:萃

取级数为

6

级

，

萃取相比为

1

：

3,

萃取温度为

40

T

；

[10]

智良.高浓度含酚废水中酚类的脱除研究

[D].

太原:

对于间苯二酚废水的最优萃取工艺条件为:萃取级

数为

4

级

，

萃取相比为

1

：

4,

萃取温度为

30

七

。

太原理工大学

,2013.

[

11

]the

BUSCAA

Guido.removalof

Technologies

for

phenol

fromdevelopments

short

fluid

streamsof

:review

A

recent

[

J]

.

JournalHazardous

ofMaterids

,2008,160

：

265-28

&

参考文献

：

[1]

[2]

[12

]

环境保护部.水质挥发酚的测定

4

-氨基安替比林分光

王吉坤

，

杜松.络合萃取脱酚工艺性能实验

[J].

洁净

煤技术

,2018,24(1):90-95.

光度法:：

HJ

503-2009

[S],

北京

中国环境科学出版

社

,2009.

张云鸽，等.高盐含酚废水生物处理技

梅荣武

，，

张宇

(上接第

960

页)

[3]

梁政脱水用

，等

李双双,张力文

，

.CNG

4A

分子筛再生

性能实验研究

[J].

石油与天然气化工

,2014(4)

：

362-365.

NaI5X

的有效残留水为

2.

0%

左右

,5

A

分子筛的有

效残留水基本完全脱除

。

3

(3)

种分子筛经过高温活化焙烧后

，

在正常工

作脱附温度时

，

有效残留水逐渐达到饱和

，

13X

与

[4]

杨上闰

，王爱军.

徐军

，

NaA

沸石分子筛吸水性能的研

究

[J].

石油化工

,1992(10

):667470.

GRAMLICH of

VM.structure

,

MEIER

W

crystal

The

hy

­

drated

A

Na

A

：

detailed

refinement

of

a

pudosymmetric

zeolite Zeitschrift

structure