沸石分子筛在挥发性有机废气处理中的应用研究

沸石分子筛在挥发性有机废气处理中的应用研究

孙银华 韩万辉

黄山天之都环境科技发展有限公司，安徽黄山 245061

摘要：科学处理具有挥发性的有机废气作为新时代国家建设发展关注的焦点，同样也是科研技术革新关注的焦点。了解近年来城市建设发展所涌现出的大批量有机废气，为了构建更加优质的社会环境，向城市居民提供安全且舒适的生活环境，必须要在深入了解有机废气处理及其挥发性特性的基础上，根据现有科学理念和技术方法，提出全新的处理对策。本文在了解沸石分子筛及其应用特性的基础上，基于当前挥发性有机废气处理情况，分析市场中常用的几种处理方法，而后通过对比研究活性炭和沸石分子筛的应用效果，明确沸石分子筛在挥发性有机废气处理中的应用效果。

关键词：沸石；分子筛；挥发性；有机废气；活性炭；穿透；吸附；脱附

0引言：在新时代背景下，为了进一步优化城市建设发展所排放的挥发性有机废气，提高居民所处环境的生活质量，科研人员在实践探究中逐渐发现沸石分子筛的独特性能，并开始结合这一内容对挥发性有机废气处理工作进行深入探讨。通过了解当前我国各领域发展革新所涌现出的全新趋势，针对有机废气对生态环境产生的不良影响，在深入调查国内外相关科研项目和文献资料的基础上，研究如何在加快能源加工与转化步伐的基础上，进一步控制挥发性有机废气的排放数量，以此从基础上提高生态环境的监管水平，优化城市居民所处环境质量。在这一过程中，不管是科研人员还是能源部门、环境保护部门等都要积极参与相关探索，并在实践发展中充分发挥自身的工作职能。

1.沸石分子筛

1.1定义

沸石分子筛作为新时代技术研发提出的无机晶体材料，因为具备规范且平整的孔道结构，拥有一定的酸性和水热稳定性，所以一经提出就在离子交换、催化以及吸附等领域中得到了广泛利用，并且展现出了不可取代的积极作用。最早研究这一人工合成材料的时间是上世纪四十年代，Barrer等人在研究天然矿物与热盐溶液等相关内容时，第一次成功合成了沸石分子筛，由此开始人们在加强有关技术材料探讨力度的同时，并开始在实践工作中深入研究与开发。结合当前市场中已经提出的沸石材料可知，早期发现的天然沸石大概有五十多种，由于初期开发力度和应用途径较少，所以主要用来处理气体的分离、干燥以及纯化等工作。直到上世纪五十年代开始，随着人工合成的Y型沸石被大量引用到商业模式中，并且在催化裂解中展现出了积极作用，促使世界各国在延续原有技术理念的同时，加大了对这一技术材料的探索力度^[1]。

从早期研发到现如今，沸石分子筛共经历了三个发展阶段：发展的初级阶段是指上世纪七十年代合成得到的ZSM-5；发展中期是指八十年代合成得到的AIPO4-n系列分子筛；而现如今依旧在沿用九十年代合成得到的M4lS介孔类分子筛。目前，市场中已经有将近百余种沸石分子筛材料，其所涉及到的孔道尺寸从微孔道中孔都能满足不同领域的技术需求，而骨架化学构成也从硅酸铝延伸到了不同类型的杂原子中，比如说磷铝酸盐、硅铝酸盐等，这些内容都属于精细化工与石油加工中所必需的原材料。

1.2性能

第一，吸附性。从本质上讲，沸石分子筛所表现出的吸附性属于一种物理性的变化过程，出现这一变化的原理在于分子所产生的引力会作用在固体表层，这样在流体经过的情况下，流体内部的部分分子会进行一些不规则的运动，并与吸附剂在表层构成分子浓聚，这样必然会降低流体内部的分子数量，最终实现清除和分离的目的。因为这一过程并不会产生化学变化，所以只需要清除凝聚在表层的分子即可，而沸石分子筛本身就具备极强的吸附性，因此这一过程也叫做再生或者是解析。观察沸石分子筛的表层可以发现，其具备非常均衡的孔径，因此只有在分子动力学直径比孔径小的情况下，才能被吸附到晶穴的内部。通俗来讲，这类材料在处理气体和液体分子时一样，都是按照分子的大小来判断其是否可以被吸附。同时，因为晶穴内部还拥有一定的极性，所以可以和具备极性基团的分子在表层发生反应，或是利用诱导的方式让这一分子在极化后产生一定的吸附性。

第二，离子交换性。从本质上讲，离子交换就是指沸石分子筛骨架外面的补偿阳离子进行有效交换。结合当前对沸石分子筛的研究探索分析可知，此时的补偿粒子大都是碱土金属或者是质子、碱金属等，其在金属盐水溶液当中极容易被离子交换成为不同价态的金属离子型沸石分子筛。在规定范围内，假设水溶液温度过高那么则已转换更容易出现。在水溶液当中，因为沸石分子筛所拥有的离子选择性存在差异，所以在实际反应过程中可以表现出不同情况的离子交换性值。通俗来讲，沸石分子筛与金属阳离子所产生的水热离子交换反应属于自由扩散的一种反应过程，且实际扩散速度直接影响着最终反应效果。

第三，催化性。沸石分子筛本身具有极为特殊的规整晶体结构，其中包含的所有类型都具有特定的孔道结构、形状以及尺寸，且在实际观察中拥有较大的表面积。很多沸石分子筛表层都有一定的酸中心，且孔径内部的库伦场会展现出极化作用。这些特点都让这一材料在行业革新中成为极为优越的催化剂。结合实践应用案例分析可知，将沸石分子筛看作发展所需的催化剂或载体，其实际反应会受沸石分子筛的晶孔大小所影响，且孔道的形状、尺寸等也会对反应过程产生选择性限制。通常来讲，沸石分子筛对整体反应具有主导性影响，因此在新时代技术革新背景下这一性能也让沸石分子筛进一步提升了催化材料的应用价值。

1.3构成

从整体构成上来看，沸石分子筛的表层是固有的骨架，而内部孔穴具有极强的吸附作用，彼此之间是利用孔道连接到一起的，且分子会从孔道中经过。因为孔穴具有极强的清洁性，所以分子筛的孔径分布非常统一和均衡。一般来讲，这类材料可以按照通道系统和孔道分成三种类别：第一，小孔；第二，中孔也叫做介孔；第三，双孔沸石。

1.4应用

因为沸石分子筛具有极强的交换性和吸附性等优势，所以在实践发展中被广泛运用到洗涤剂工业、化工产业以及石油企业等领域中。根据近年来对沸石分子筛提出的研究项目探讨可知，利用较为廉价的天然矿石作为原材料制作不同类型的分子筛，并研究最终获取产物的应用性能，是现如今科研机构和专家学者探讨关注的焦点^[2]。以红辉沸石为例，其作为市场中较为常见的一种矿物质，其所拥有的基础结构是含有水架状的铝硅酸盐，在不同情况下都可以对阳离子进行吸附，且具有极强的催化效果和热稳定性，因此在化工、农牧业等领域应用取得了非常优异的成绩。下面对常见应用领域进行简单了解：

第一，畜牧业。运用沸石分子筛所展现出的离子交换性和吸附性，将其看作实践应用的载体，主要用来吸附物质制作优质饲料添加剂，这样不仅能提升抗菌剂的缓释水平和应用效率，而且可以达到预期规定的畜牧业养殖标准。与此同时，因为分子筛也具有极强的杀菌技能和抗病水平，且因为分子筛没有毒性，整体性能非常平稳，不会被动物轻易吸收，所以将其与二甲酸钾有效结合到一起制作出分子筛抗菌剂，有助于全面优化二甲酸钾的抑菌水平；

第二，医药领域。由于分子筛也有一定的分散性和吸附性，所以可以在实践发展中用于药物研究。通过在吸附药物有效成分的基础上，进一步优化药品制作的缓释性，不仅能增加药物作用的时间，而且可以确保人类在服用后不会产生不良影响。同时，还能用于载入特殊的病菌，全面控制细菌的生长。另外，分子筛的离子交换性也能帮助药领域吸附交换影响人体健康的重金属离子，以此研制出具有耐久性的抗菌剂和高活性的中医药品；

第三，污水处理。红辉沸石作为一种天然性的沸石材料，根据其所表现出的性能可以用来在污水处理中吸附多余的氮、氨等分子，这样不仅能快速达到净化污水的效果，而且可以减少污水治理的二次污染。在运用现代技术对红辉沸石进行全面处理后，可以得到实践发展所需的优质分子筛，其所表现出的吸附性和交换性远远超过原有材料的特性。将其运用到污水处理工作中，可以在处理重金属离子的同时，还能分离其他有害离子或有机物，因此在新时代发展中属于一种新型且有效的污水处理材料；

第四，农业领域。运用分子筛所表现出的各项性能在优化土壤性能的基础上，有效控制器所包含的PH数值，可以在提升农作物所需微量元素的基础上，获取更多优质离子，比如说锰、钾以及钠等。与此同时，分子筛也可以进一步吸附有效物质构成肥料的缓释剂，这样既能提升氮肥的应用效率，增加其产生作用的时间，又能优化农作物生长状态，提高实际生长的活力和抵抗水平，最终可以真正实现农作物增产增收的发展目标。

2.挥发性有机废气的概述

从本质上讲，具有挥发性的有害废气在常温状态下饱和蒸汽压会高于70Pa，在常压条件下沸点通常控制在50°C到260°C之间，比如说工业领域加工生产所排放出的卤代烃类或三苯类等有害废气对城市生态环境和人体健康的危害极大。这些废气都会表现出极强的有毒性，含量过高很容易让人出现昏迷或死亡^[3]。同时，在污染的基础上，还会因自身所拥有的挥发性展现出易燃易爆的特点，这样在受到阳光照射的情况下，将会引发不可控的安全事故，比如说爆炸、火灾等。除此之外，还存在很多挥发性有机废气严重影响着大气臭氧层，这样不仅威胁着城市居民生活质量，而且会影响地球的可持续发展，因此在新时代背景下基于沸石分子筛对挥发性有机废气处理工作进行深入探讨至关重要。

3.目前市场基于挥发性有机废气提出的治理技术手段

3.1燃烧法

选用燃烧法处理挥发性有机废气是最常见且最有效的方法之一。结合实践案例分析可知，这类方法就是将有机废气直接排送到焚烧炉中，让它在高温状态下持续燃烧。在这一过程中，假设挥发性有机废气的浓度过高，那么炉内将会在燃烧过程中产生大量的水和二氧化碳；而在浓度过低的情况下很难进行充分燃烧，这就需要实验操作者结合以往工作经验提出适宜的辅助对策。比如说，在炉内添加适宜的催化剂壤废气在完全燃烧的基础上，产生更多的水和二氧化碳，而后将它们排放到生态环境中。现如今选用燃烧法处理挥发性有机废气的步骤非常简单，且需要投入的资金较低，所选技术和设备的操作要求也不高，因此在实践应用中得到了广泛推广。但从整体角度来看，这种方法需要实验操作者一直保持炉内温度在1000°C以上，且在高温状态下极容易出现二次污染。

3.2生物法

这种方法主要用来处理城市污水、污泥以及工业生产等领域所产生的有机废气。结合当前生物法应用效果分析可知，要想全面优化不同领域有机废气的处理水平，必须要加大对所选技术和应用材料的探索力度。根据实际操作步骤分析可知，生物法主要用来处理浓度过低的挥发性有机废气，且实际操作核心设备必须要选用生物滤床，只有这样才能确保处理后期获取更好处理的水和二氧化碳。在这一过程中，根据生物法处理挥发性有机废气的原理是指，在生物滤床中添加适宜且可以构成生物膜的原材料，促使其在所选设备当中可以吸附构建生物膜所需的元素，而后再将其他废气处理成水和二氧化碳。从最终结果来看，这种技术方法只需要控制好操作环境就能达到预期要求，一般来讲实际处理效率可以在47%到97%之间，所需运行成本非常低。但也在操作过程中涌现出了大量问题，比如说所选生物滤床的结构复杂，且占地面积较大，所以在实践操作中必须要考虑这一因素。

3.3吸附法。

利用这种方法处理挥发性有机废气的原理是指，运用具备微孔结构的吸附剂吸收废气当中的挥发性有机物，促使其从废气当中被分离出来，以此实现有效处理。一般来讲，运用这种方法需要按照以下步骤进行操作：第一，在挥发性有机废弃传送到吸附塔附近后，吸附塔需要吸附废气当中的挥发性有机物；第二，在吸附达到饱和的情况下需要关闭阀门；第三，在挥发性有机废气传送到另一吸附塔进行吸附操作时，要按照上述步骤循环操作，以此达到净化的目标。结合新时代城市建设发展目标分析，选用这种方法处理挥发性有机废气，必须要保障吸附剂都属于活性炭或者是沸石分子筛，原因在于前者的表面积更大，且具有极大的吸附容量，可以充分吸收内部的挥发性有机物，而后者因为具备较为均衡的微孔结构，所以可以进一步提升实际吸附的选择水平。这种方法在操作时最大的优势在于可以提升挥发性有机物的清除概率，尤其是选用沸石分子筛作为吸附剂的操作方法，不仅能有效控制能源消耗，而且现如今已经形成了较为成熟的工艺技术，非常适宜在不同领域中推广和应用^[4]。

4.案例分析

4.1背景介绍

为了更好研究沸石分子筛在挥发性有机废气处理工作中的应用效果，本文通过对比研究活性炭与沸石分子筛所表现出的表征和动态吸附实验，分析两者在处理低浓度挥发性有机废气中的应用前景。最终结果显示，沸石分子筛具有非常紧密的孔径，而活性炭的孔径分布过于广谱。虽然活性炭吸附二甲苯的总量要超过沸石分子筛，但在相同条件下进行吸附和脱附，沸石分子筛的脱附更加彻底，而所需能量也将达到活性炭的2.9到4.2倍。

现如今，基于挥发性有机废气的研究开发工作得到了全世界的关注，尤其是在环保工作领域得到了广泛重视。从源头分析可知，大气中所包含的挥发性有机废气是从多个行业领域中释放出来的，比如说轻工、包装印刷以及石油化工等，且大部分工艺所产生的挥发性有机废气的特征都具有低浓度、大风量等特征，且在实践发展中具有间歇性排放的情况出现，如果没有进行合理处理必然难以满足日益提高的生态环保要求。在早期处理工作中，不管是活性炭还是热空气和催化燃烧等工艺技术的排放要求都不是很高，且处理目标主要集中在沸点较低的有机废气中。因此，在新时代背景下，为了更好处理沸点高、风量大的有机废气，必须要在开发研究新材料和新技术的基础上，提出更为完善的处理工作。沸石分子筛在实践应用中因为具备极强的安全性，所以非常适宜在低浓度和大风量的废气处理中应用，且可以用于解决持续排放和浓度过于稳定的挥发性有机废气。

本文在对比研究活性炭和沸石分子筛时，将以二甲苯作为实验研究目标，结合两种所选材料技术对低浓度的油漆废气的吸附和脱附实验性能进行深入探讨，以此明确两者在不同情况下的挥发性有机废气处理操作中的应用前景。

4.2材料

第一，所选材料。在正式进行实验操作前，需要准备适量的沸石分子筛和活性炭，其中前者是由Honewell生产所储备的HiSiv1000型材料，其在实践应用中具有憎水性；而后者则是由市场购买所得的煤制柱状，材料直径是4mm，四氯化碳的吸附数值（CTC）可以达到61.32%。同时，还要准备好具有挥发性的有机废气，也就是本文研究的核心内容——二甲苯。在准备时，需要保障这一废气属于分析纯。

第二，吸附剂的表征分析。本文研究所选两种吸附剂所展现出的比表面积、曲线以及孔径分布情况等都需要利用ASAP2020C型吸附仪进行检测分析，同时在计算比表面积时要运用BET法、T-Plot方程以及Horvath-Kawazoe方程等，只有这样才能确保实践研究获取数据信息的真实性和完善性。

4.3实验操作与装置

1. 吸附实验。在进行吸附实验操作时，需要结合下图1所示的结构安装所需设备，其中涉及到检测系统、配气系统以及吸附系统三部分内容。结合以往实验案例分析可知，一般来讲配气系统会包含转子流量计、干燥装置以及风机等内容，而检测区域要设计在吸附系统的前后范围内。在实验期间，要将二甲苯看作唯一的检测目标，并严格按照规定要求操作ppb级RAE3000分析仪进行检测，而后利用分析仪测量绘制相关的标准曲线。在对比实验中，两种吸附剂都要选用这一系统进行吸附研究。需要注意的是，要做好以下几点工作：首先，要在保障系统干燥的基础上，利用转子流量计按照规定比例调整好洁净空气后，将其和包含一定浓度的二甲苯气体运输到缓冲室内部；其次，在完全缓和之后要传输到加热恒温室当中，按照预期实践要求设计浓度、温度以及流量，从而保障气体可以稳定的传递到吸附单元；最后，要在吸附单元的前后认真检测二甲苯的浓度。除此之外，在吸附实验研究过程中，要保障装置相同，且吸附剂的添加高度要控制在10cm。

图1 吸附实验装置结构图

2. 脱附实验。结合下图2分析可知，在进行脱附实验时，要保障添加吸附剂的高度控制在10cm，且要利用不同流量的高温洁净空气处理吸附之后的单元，且设计不同温度下的吹脱实验。另外，还要在系统内部设计二甲苯的采集设备。

图2 脱附实验装置结构图

第三，检测吸附的等温线。这项工作需要利用动态的方式进行检测，并且要结合重量法进行验证分析。通俗来讲，要在吸附材料中持续添加一定浓度的二甲苯气体，并且要在系统前后认真检测二甲苯气体浓度的变化趋势。只有在出口浓度和进口浓度达成一致的情况下，才能利用曲线计算这一条件下所选吸附材料的吸收数量，并对前后数值变化进行多次核查和检验。

4.4结果分析

第一，吸附剂的表征。结合下表1分析可知，活性炭和沸石分子筛两者的孔径分布情况可以通过直观观察得到相关信息。比如说，分子筛的孔径大都处在2.nm之下，且主要集中在0.8nm左右，属于具有代表性的微孔均衡的吸附剂。而活性炭则展现出了一定的广谱性，原因在于其拥有非常发达的微孔和中孔，孔径主要集中体现在1到2nm之间。结合下表两者所表现出的微孔结构数据进行分析可知，前者的比表面积和孔容都超过后者，但后者的微孔比表面积达到了整体表面积的85%。

表1 两者孔径分布对比结果

注：1）由BET模型在相对压力为0.04~0.2之间计算所得；2）由相对压力为0.995处对氨气的吸附量计算所得；3）按照T-Plet方程计算；4）按照Horvath-Kawazoe方程计算。

3. 吸附等温方程。结合下图3分析可知，其作为实验所选两种吸附材料的二甲苯吸附等温线，从整体角度来看，活性炭所表现出的平衡吸附量远超过沸石分子筛，但两者的比表面积和孔容是具有相同性的^[5]。同时，和沸石分子筛对比来看，活性炭的平衡吸附数量会随着温度上升而持续变化。比如说，在80°C的情况下只有6%，只达到了30°C的三分之一。而在相同浓度下，沸石分子筛在30°C的平衡吸附量只有10%，80°C的情况下容量达到了6%。由此证明，沸石分子筛因为孔径过小，所以展现出了极强的吸附力，且不容易脱附。除此之外，再利用Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式实施拟合分析，可以得到如下表2所示的结果。最终显示Freundlich吸附等温方程的R2都在0.99以上，因此可以证明两种吸附材料在实践研究中构建等温方程，更适宜利用Freundlich式来表现。

图3 二甲苯的吸附等温线

表2 拟合结果

在处理低浓度大风量的挥发性有机废气时，吸附浓缩法是实践操作最具有效性和经济性的工艺技术。从工业发展角度来看，最常见的吸附材料就是沸石分子筛和活性炭。结合以往实验探究分析可知，所选吸附材料的孔径对吸附和脱附的性能影响极大，且其所拥有的孔径和吸附质的大小有直接关联。活性炭作为一种当前市场应用的不规律微晶结构，属于最常见的吸附剂，原因在于其拥有较高的比表面积和吸附水平，但这一性能很容易受水气所影响。而沸石分子筛作为人工合成的一种材料技术，一般来讲其所拥有的孔径尺寸都非常小，但因本身具有极强的高水热水稳定性和选择性，所以被广泛运用到了石油化工、化学分离等领域中。虽然活性炭的多孔结构可以提高挥发性有机废气的吸附平衡容量，但随着实际浓度的增加，这一范围也会持续扩大。而沸石分子筛虽然拥有较低的孔容和比表面积，对二甲苯的吸附平衡容量也很低，但在温度超过80°C的情况下，且污染废气的浓度过低，其所拥有的吸附平容量会远超活性炭。由此证明，沸石分子筛更适宜应用到温度高且浓度低的环境中。

3. 吸附穿透曲线。下图4作为在相同高度下二甲苯经由活性炭和沸石分子筛的吸附穿透曲线，根据最终分析可知，两种吸附剂在不同风速条件下的穿透曲线都属于具有代表性的S型曲线。在这一过程中，出口浓度在达到进口浓度5%的情况下可以看作是穿透点，沸石分子筛在0.3、0.4以及0.5m·s^-1的条件下，穿透时间分别是15.5、11.5以及9.5h；而活性炭在相同情况下的穿透时间分别是19、12.5以及9h。由此可知，前者在断面风速过大的情况下，吸附穿透时间将会超过活性炭，并且可以达到较为稳定的吸附速度。而从实际吸附平衡时间角度思考可知，活性炭的饱和时间远超于沸石分子筛，这一结果与之前研究经验一致，原因在于活性炭中包含大量的微孔和中孔，整体比表面积和吸附量都非常大。而在30°C和进气浓度是300mg·m^-3的条件下，不同截面速度的两种吸附材料的平均传质量结果也有变化。此时，在截面速度控制在0.3到0.5m·s^-1的情况下，沸石分子筛可以达到活性炭的1.42到1.66倍，由此证明前者的吸附速度更快，且随着风速和吸附床紊水平的提高，实际传质量也会持续上升。

图4 吸附穿透曲线结果图

4. 固定吸附床的脱附性能。因为活性炭的孔径分布较为广泛，所以吸附质可以从表层脱附出来，且会受孔道内部的扩散阻力所影响。而对沸石分子筛而言，其属于均衡的孔道结果，因此影响其吸附效果的主要因素就是表层的强度。为了保障实验操作的安全性和有效性，本文在对比研究中只在90°C的条件下研究不同截面风速下两种吸附剂的脱附实验，最终结果如下图5（a）所示。观察图形曲线变化可知，这种温度弄多倍数不高的情况下，吸附时间非常长，尤其是在90°C的条件下，沸石分子筛所脱附二甲苯的难度远超于活性炭。研究30°C和进度浓度是300mg·m^-3条件下的吸附饱和分子筛脱附再生实验结果可知，具体如下图5（b）所示。此时，在截面风速持续下降的条件下，脱附浓缩倍数峰值的时间也会随之提高，且分别出现在第8、16以及32分钟，和吸附进口浓度相比下降了大约48到60倍。在进行这项实验操作时，必须要利用烘箱进行辅助加热，因此最终获取浓缩倍数大约是极限的浓缩倍数。对比90°C下的沸石分子筛脱附情况，这一温度下的浓缩现象更为显著^[6]。

图5 不同截面风速下两种吸附剂的脱附实验结果

再结合下图6分析，沸石分子筛在不同断面风速下的脱附数量将会随着时间的变化而持续上升，主要展现位前期持续上升，而后期趋向于平缓。例如，在恢复工作容量达到5%的情况下，断面风速达到0.3m·s^-1需要消耗10分钟，时间是最短的，而要达到0.2m·s^-1需要消耗16分钟，在断面风速是0.1m·s^-1的情况下，需要消耗27分钟，也是实际实验操作耗时最长的，实际输入的洁净空气数量分别要达到248.8、241.3以及203.6L。总体来讲，在实验操作期间，随着风速的提高，吸附材料的脱附速度也越来越快，但所需能量也在持续上升。除此之外，沸石分子筛在进行多次脱附实验时，并不会影响自身性能，也没有降低吸附的容量。

图6 不同断面风速下的脱附数量变化趋势

5. 再生能耗。结合本文所选二甲苯的挥发性有机废气对两种吸附剂的低温再生耗能情况进行分析，通俗来讲就是要对比研究再生单位质量的挥发性有机废气的能源损耗变化。一般来讲，活性炭比热容的数值为0.84kJ˙(kg·K)^-1，沸石分子筛比热容的数值为0.92kJ·(kg·K)^-1，通过运用不同工作容量对比分析两者在30°C和80°C条件下的吸附容量差距，最终结果如下图7所示：

图7 低温再生耗能的吸附容量对比差距

在二甲苯有机废气的浓度低于500mg·m^-3的情况下，沸石分子筛在处理相同单位质量的二甲苯时所需能源将达到活性炭的2.9到4.2倍之间。结合实践操作探讨分析可知，后者在这一过程中所表现出的工作容量更大，但处理低浓度二甲苯有机废气时所需能耗很低。而沸石分子筛在整体操作中的安全性更高，由此可知在新时代技术革新中，必须要选用沸石分子筛作为吸附材料，这样能处理更多高温状态下的挥发性有机废气。同时，这类材料技术还具有浓缩比较高的应用优势，最终脱附获取的气体可以经过燃烧得到科学处理。而活性炭只能在80°C到90°C的条件下进行低温处理，最终获取的浓缩气体需要利用移动式二次吸附的方式进行操作，以此提升当前处理挥发性有机废气的安全性和科学性。

4.5结论探讨

结合上文设计实验探讨分析可知：第一，根据两种吸附剂所表现出的特征，分析可知，两者都具备非常丰富的，且均匀的微孔结构，其中费时分子筛的孔径更加均衡，活性炭的孔径更为广泛；第二，在处理二甲苯挥发性有机废气时，沸石分子筛的均衡吸附总量要低于活性炭，但实际容量会随着温度和浓度的提升而增加，但相比活性炭要小；第三，在截面速度控制在0.3到0.5m·s^-1之间，沸石分子筛所表现出的单位传质区长度及平均速度要远超过活性炭；第四，二甲苯在沸石分子筛中的脱附难度远超过活性炭，因此在90°C以下进行低温脱附再生操作时，需要选用活性炭，而在210°C的条件下进行脱附操作时要选用沸石分子筛，原因在于其脱附效果更加优越，且进行多次脱附实验也不会影响吸附剂的应用性能；第五，在高温条件下，沸石分子筛的应用性能和能源损耗情况远超活性炭，因此这类材料更适宜应用在安全性要求较高的环境中。

结语

综上所述，通过了解沸石分子筛与挥发性有机废气的基本概念和发展特征，根据现如今市场常见的处理方法，如燃烧法、吸附法以及生物过滤法等进行全面探讨，并设计对比实验明确沸石分子筛的独特性能和应用价值。在未来技术革新中，国家建设发展和科研机构必须要在正确认识沸石分子筛的基础上，从挥发性有机废气治理的各个角度入手去探讨如何提出更为优质的处理对策，并根据实践发展情况选择适宜的解决方案。只有这样才能在控制成本的基础上，提升废气处理的科学性和有效性，以此为城市居民和经济发展构建优质的环境。参考文献

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