沸石转轮吸附浓缩工艺是目前大风量低浓度有机废气治理的先进主流工艺。其核心吸附材料是疏水性沸石分子筛。

1. 沸石疏水的原理

常用的沸石分子筛是一种人工合成的不溶性铝硅酸盐,它的晶体结构属立方晶系，由Si/O和Al/O四面体结构单元所组成。其中硅原子或铝原子构成四面体的中心，所有硅氧四面体和铝氧四面体都是通过共用顶点的氧原子而连接成多元环，多元环互相连接而成立体的骨架。这类铝硅酸盐中硅氧比为1:2，符合于最简单式 SiO2。由于在格架中有Al3+离子代替了Si4+离子，格架就带负电荷，为平衡Al/O 四面体的负电荷，在格架的空隙中必须存在补偿电荷的阳离子存在，这些阳离子便成为极性点，使沸石分子筛具有亲水特性。人工合成的沸石的吸湿能力比硅胶还强，能达到每升空气中的水分低于10-4mg 。

因此，要提高沸石分子筛的疏水性，就要通过消除极性离子，即降低结晶中铝的含量，疏水沸石结晶骨架中，没有铝原子，只有硅与氧原子。硅与氧原子的键距为1.6Å离子半径各为0.40及1.40，因此，吸附微孔被氧原子所包围。这种 Si -O -Si 键中的氧原子并不呈碱性，也不形成氢键。从而微孔表面无极性，表现出疏水特性。

2. 疏水性沸石的一般特性

疏水性沸石分子筛既具有一般沸石分子筛的共性又有其固有的特性。与一般的氧化物材料比较疏水性沸石分子筛类材料具有如下一些的共同特性：①高度有序的晶体结构和分子水平的孔道尺寸。②明确的孔结构，对客体分子表现出择形性。择形性是由反应物、产物或过渡分子的扩散差别引起的。且可通过孔道尺寸的剪裁来改变。③表面存在大量的补偿阳离子或结构羟基，使得表面活性中心及环境能通过离子交换、骨架的化学功能化及接枝有机金属基团在原子和分子水平上来设计。④比起孔性氧化物、分子筛的化学性质更易调变。

3. 疏水沸石的吸水特性

图1是多种疏水沸石及活性碳在不同湿度环境下的等温吸附曲线，从图中可见，活性炭这种疏水性吸附材料，当相对湿度超过60%后便开始吸水，但疏水性沸石在相对湿度达到80%时，都能保持几乎不吸附水的特性。从中可见即使对于含水的空气，这种吸附材料也可选择地吸附所需的物质，并且吸附量几乎不受影响。

本文引用黄燕发表的《疏水性沸石分子筛的特性及表面改性研究》