Y型分子筛具有适中的微孔孔径、较大的比表面积、良好的水热稳定性等特点,其VOCs(挥发性有机物)吸附特性和吸附容量与工业常用的活性炭吸附剂最为相似。针对高湿度条件下Y分子筛吸附VOCs性能不佳等问题,本文以常规Y分子筛为研究对象,分别采用复合脱铝改性和气相覆硅改性方法对其表面结构进行调控,并结合X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、傅里叶红外(FT-IR)、固体核磁(NMR)等现代分析表征手段和典型VOCs静态/动态吸附性能评价实验,从以下四个方面展开了Y分子筛表面微观结构与其疏水性能及吸附典型VOCs构效关系的研究:(1)采用复合脱铝改性法,以常规NaY分子筛为原料,制备高硅疏水Y分子筛。研究结果表明,采用配比为(草酸:氯化铵:水=1:10:50,重量比)草酸-氯化铵的缓冲溶液处理Y分子筛两次,硅铝比能够达到酸浸要求,且结晶度维持在80%以上。进一步采用0.5 mol/L硝酸进行酸浸处理,Y分子筛硅铝比提高到42.7且结晶度为74.5%,比表面积为785 m2.g-1,疏水系数Hn为3.19,其甲苯静态饱和吸附量为32.6%,水接触角增大到 135°;在 GHSV 为 15000ml.h-1.g-1,T=35℃,C0=5000 mg·m-3,RH=60%条件下,其对甲苯的动态吸附容量为0.21 g/g。(2)以有机硅烷为改性试剂,采用气相覆硅改性法,对三种硅铝比HY(5)、HY(40)和HY(120)分子筛进行疏水改性。研究结果表明,在O2气氛下,反应温度为250℃,三甲基氯硅烷(TMCS)为改性试剂,改性时间为40 min,改性三种硅铝比Y分子筛疏水系数Hn均最高分别为1.92、3.30和4.86,且结晶度维持在81%以上;分子筛的孔径基本保持不变,比表面积仅下降8.1%、5.3%和4.1%;甲苯的动态吸附容量分别为0.15,0.21和0.25 g.g-1;29Si NMR结果显示覆硅改性后Y分子筛在δ-90.2处出现归属于新环境无定型的SiO2物种的信号峰,表明气相覆硅改性成功将SiO2覆盖在分子筛表面。(3)为了探索VOCs在疏水Y分子筛上的吸附机理和理论模型,构建分子筛团簇模型进行密度泛函理论计算并拟合甲苯吸附等温线。从密度泛函理论计算的吸附能结果来看,HY、覆硅改性Y分子筛和高硅Y分子筛上甲苯吸附能分别为-2.2kJ/mol、-4.4kJ/mol和-5.9kJ/mol,水吸附能分别为-5.2kJ/mol、-2.3 kJ/mol和-1.9kJ/mol,与实验数据基本吻合;吸附等温线拟合结果显示,高硅Y分子筛和覆硅改性Y分子筛吸附甲苯的吸附行为分别比较符合Langmuir模型和Langmuir-Freundlich混合模型模型;由此可知疏水Y分子筛通过范德华力与甲苯分子形成强相互作用进行单分子物理吸附,吸附机理主要是微孔填充。(4)复合脱铝改性制备的高硅Y和覆硅改性Y分子筛对不同VOCs分子吸附容量相差不大,具有广谱吸附性;在脱附功率800 W微波作用下脱附15 min后,四种典型VOCs分子在两种改性分子筛上均能较为彻底地完成脱附,脱附率能达到90%以上;再生循环30次油漆稀料脱附率基本趋于稳定,分别维持在91.2%和90.5%左右,油漆稀料饱和吸附率分别维持在30.3%和21.2%左右,吸脱附稳定性良好。