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[摘 要] 以固定床流动吸附装置为基础，使用吸附法测定了不同阳离子交换的ZSM-5型和Y型这两种分子筛对NO的吸附性能，得出了不同阳离子交换分子筛在零摄氏度时的可逆吸附量和不可逆吸附量，并且研究了NO的不可逆吸附量的程序升温脱附，对样品的本质也进行了全面的探讨。
[关 键 词] 阳离子交换分子筛；NO；吸附性能
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）34-0032-02
NO（一氧化氮）是大气污染中的成分之一，研究如何能够消除一氧化氮是目前环境化学中的重要内容。之前对消除一氧化氮的研究主要是对一氧化氮进行还原和分解方面，但是具有局限性。在热力学中，NO对N2和O2来说是不稳定的，但是在动力学中，较难出现分解反应，要在高温下进行。当NO浓度较低，处于零点几g.m-3的时候，产物中的O2不能从催化剂中脱出，就会导致催化剂中度，加大了处理的难度。所以NO消除的问题尤为重要。
一、处理NO的吸附法
目前，出现了一種处理NO的全新途径，那就是吸附法，这种方法引起了社会人士的注意。吸附法主要是通过催化剂或者吸附剂将NO吸附饱和，之后降压或者升温使NO得以释放，在释放的时候对其进行还原或者分解，然后再进行处理。因为被释放的NO分压大于被吸附气中NO的分压，所以在处理的时候会产生多种反应。这种方式常用于处理低浓度NO，因为这种方式操作简单、在较低温度下进行，不受其中的SO2和CO2的影响，所以有着较为良好的发展前景。现在使用的催化剂和吸附剂主要有离子交换分子筛、活性炭、杂多酸、复合氧化物催化剂等。
使用催化剂吸附NO包括可逆吸附方式和不可逆吸附方式两种。可逆吸附在NO吸附饱和之后，将载气吹散，就可以得到富集NO，这种能够进行再次处理和纯化；不可逆吸附要通过降压或者升温的方式将NO释放出来，但是此过程中会产生还原、分解等一系列的反应，这种方式工艺较为复杂，并且具有较大的能源消耗，脱出的产物也不纯，可逆吸附量催化剂不仅具有较大的吸附量，还具有较高的分解性和还原性，所以在低温时候，可逆吸附量催化剂有着一定的意义。
本次研究是在零摄氏度环境下进行的，研究不同阳离子交换的Y型分子筛和ZSM-5型分子筛的NO吸附性能，得到两者在零摄氏度环境下的可逆吸附量和不可逆吸附量，并且研究了不可以吸附量NO升温脱附。
二、不同阳离子交换分子筛对NO的吸附性能实验
（一）制备例子交换分子筛
分子筛都是市售商品，在制备催化剂的时候，使用60g Na-ZSM-5（Si/AI=19）及60g Na-Y（Si/AI=2.62），以两倍离子交换度需要的计量加入金属硝酸盐溶液，将蒸馏水加到500毫升，在室内正常温度下剧烈搅拌24小时。之后，将样品放到蒸馏水中反复洗涤，使溶液检测不出金属阳离子。将产品进行过滤，在140摄氏度的温度下进行烘干，通过元素分析确定其交换度，使用XRD确定是否具有完整的骨架。本次实验使用的金属离子化合价为：Cu（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Cr（Ⅲ）、Fe（Ⅲ）。
（二）NO吸附和之后样品的程序升温脱附
在自己制作的固定床反应器中反应，反应管为内径6毫米的石英管，催化剂为40-80目，使用0.5g，空速为3600h-1。使催化剂在500℃的氮气氛中处理五个小时，并且记录它的程序升温脱附图，使表面得到净化。如果没有净化干净使用同样办法再进行处理，直至干净。将处理干净的样品放入氮气氛中置在冰水中，稳定之后加入含有2.00g.m-3NO的氧化氮气，使用He进行稀释，吸附45分钟。并且记录曲线图之后切换氮气吹扫样品一个小时，并且记录曲线图，之后将样品放在He中升温到500℃，记录程序升温脱附图。
三、不同阳离子交换分子筛对NO的吸附性能实验结果
（一）实验结果
不同阳离子交换分子筛和对于NO的可逆吸附量和不可逆吸附量详细可见下表。
通过上表可以看出阳离子交换度并没有较大的差别，吸附量有明显的增加，但是并没有较大的差别。以此就可以推断出阳离子交换度和样品对NO吸附总量相关。
（二）实验结果
1.不同阳离子交换分子筛对NO的可逆吸附性能
通过上表可以看出，Na-ZMS-5和H-ZSM-5的NO可逆吸附量较小，经过过渡金属阳离子和稀土阳离子交换分子筛对NO的可以吸附量有一定程度的增加，交换之后的样品可逆吸附量区别不大，Y型分子筛同样有这种情况。那么就可以说明，分子筛中的阳离子种类影响NO的可逆吸附量，但是并不是影响的唯一原因。因为可逆吸收的NO在零摄氏度的环境下能够被He气流吹出来，所以它和分子筛体现没有产生化学键合，主要是通过静电实现。那么分子筛股价结构和体相静电场的情况影响了NO的可逆吸附性能。钠离子和氢离子因为电子层结构较为简单，不会影响到分子筛骨架负电荷分布，所以相应的分子筛体相整体电厂作用较弱。因为过渡金属和稀土金属阳离子中有d、f电子结构，还具有较高的离子价态，能够有效吸引负电荷。并且具有较高的极化度及氧化态可变性，能够使分子筛骨架电荷在金属阳离子周围重新的进行分布，以此形成负电厂，能够有效增强极性分子的吸引作用，从而提高对NO的可逆吸附量。那么，也就是说离子交换分子筛对NO的可逆吸附性取决于分子筛骨架和NO分子静电作用两者。
2.不同阳离子交换分子筛对NO的不可逆吸附性能
通过上表可以看出，NO在M-ZSM-5中的不可逆吸附和可逆吸附是有所不同的，不同种类的交换阳离子对NO的不可逆吸附也有着一定的影响。
NO分子电子结构中的反键轨道π*中有一个电子，对电子进行捕获或者迁移，具有正吸附和负吸附。并且在N端具有高能量的弧对电子，NO还能够对电子和金属离子的空轨道配位，所以，金属离子上对NO吸附是较为复杂的。在部分离子交换分子筛中使用ESR和LR对NO的吸附性能及性能研究表明，一般吸附在金属离子汇总的NO是NO+型，那么也就说明对NO的吸附性能和金属离子接受电子的电负性有着直接的关系。
四、结束语
NO的消除是目前环保方面迫切需要解决的问题，由于传统方式中的效率及费用的问题，都没有办法将NO进行消除，通过实验表示，吸附法对消除NO还是有效的，尤其是将其用于工业生产过程中，比如氢气净化等方面。所以，吸附法能够成为在空气中分离NO的有效方式。上述实验表明，NO的可逆吸附量和分子筛骨架结构、交换阳离子种类有关系，NO的不可逆吸附量与交换阳离子种类有关系。
参考文献：
[1]薛全民，张永春，周锦霞.钴离子交换分子筛对一氧化氮的吸附性能[J].环境污染与防治，2004（1）：84.
[2]张文祥，八寻秀典.金属离子交换分子筛的NO吸附性能[J].高等学校化学学报，1997，18（12）：1999-2003.
[3]范明辉.低硅铝比X型分子筛的合成、离子交换及吸附性能研究[D].北京工业大学，2014.
[4]蔺华林.A型分子筛的离子交换及吸附性能的研究[D].太原理工大学，2004.
[5]孙大明，王玫.离子交换13X分子筛的吸附性能与电负性之间的关系[J].真空科学与技术学报，1994（4）：260-264.
[关 键 词] 阳离子交换分子筛；NO；吸附性能
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）34-0032-02
NO（一氧化氮）是大气污染中的成分之一，研究如何能够消除一氧化氮是目前环境化学中的重要内容。之前对消除一氧化氮的研究主要是对一氧化氮进行还原和分解方面，但是具有局限性。在热力学中，NO对N2和O2来说是不稳定的，但是在动力学中，较难出现分解反应，要在高温下进行。当NO浓度较低，处于零点几g.m-3的时候，产物中的O2不能从催化剂中脱出，就会导致催化剂中度，加大了处理的难度。所以NO消除的问题尤为重要。
一、处理NO的吸附法
目前，出现了一種处理NO的全新途径，那就是吸附法，这种方法引起了社会人士的注意。吸附法主要是通过催化剂或者吸附剂将NO吸附饱和，之后降压或者升温使NO得以释放，在释放的时候对其进行还原或者分解，然后再进行处理。因为被释放的NO分压大于被吸附气中NO的分压，所以在处理的时候会产生多种反应。这种方式常用于处理低浓度NO，因为这种方式操作简单、在较低温度下进行，不受其中的SO2和CO2的影响，所以有着较为良好的发展前景。现在使用的催化剂和吸附剂主要有离子交换分子筛、活性炭、杂多酸、复合氧化物催化剂等。
使用催化剂吸附NO包括可逆吸附方式和不可逆吸附方式两种。可逆吸附在NO吸附饱和之后，将载气吹散，就可以得到富集NO，这种能够进行再次处理和纯化；不可逆吸附要通过降压或者升温的方式将NO释放出来，但是此过程中会产生还原、分解等一系列的反应，这种方式工艺较为复杂，并且具有较大的能源消耗，脱出的产物也不纯，可逆吸附量催化剂不仅具有较大的吸附量，还具有较高的分解性和还原性，所以在低温时候，可逆吸附量催化剂有着一定的意义。
本次研究是在零摄氏度环境下进行的，研究不同阳离子交换的Y型分子筛和ZSM-5型分子筛的NO吸附性能，得到两者在零摄氏度环境下的可逆吸附量和不可逆吸附量，并且研究了不可以吸附量NO升温脱附。
二、不同阳离子交换分子筛对NO的吸附性能实验
（一）制备例子交换分子筛
分子筛都是市售商品，在制备催化剂的时候，使用60g Na-ZSM-5（Si/AI=19）及60g Na-Y（Si/AI=2.62），以两倍离子交换度需要的计量加入金属硝酸盐溶液，将蒸馏水加到500毫升，在室内正常温度下剧烈搅拌24小时。之后，将样品放到蒸馏水中反复洗涤，使溶液检测不出金属阳离子。将产品进行过滤，在140摄氏度的温度下进行烘干，通过元素分析确定其交换度，使用XRD确定是否具有完整的骨架。本次实验使用的金属离子化合价为：Cu（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Cr（Ⅲ）、Fe（Ⅲ）。
（二）NO吸附和之后样品的程序升温脱附
在自己制作的固定床反应器中反应，反应管为内径6毫米的石英管，催化剂为40-80目，使用0.5g，空速为3600h-1。使催化剂在500℃的氮气氛中处理五个小时，并且记录它的程序升温脱附图，使表面得到净化。如果没有净化干净使用同样办法再进行处理，直至干净。将处理干净的样品放入氮气氛中置在冰水中，稳定之后加入含有2.00g.m-3NO的氧化氮气，使用He进行稀释，吸附45分钟。并且记录曲线图之后切换氮气吹扫样品一个小时，并且记录曲线图，之后将样品放在He中升温到500℃，记录程序升温脱附图。
三、不同阳离子交换分子筛对NO的吸附性能实验结果
（一）实验结果
不同阳离子交换分子筛和对于NO的可逆吸附量和不可逆吸附量详细可见下表。
通过上表可以看出阳离子交换度并没有较大的差别，吸附量有明显的增加，但是并没有较大的差别。以此就可以推断出阳离子交换度和样品对NO吸附总量相关。
（二）实验结果
1.不同阳离子交换分子筛对NO的可逆吸附性能
通过上表可以看出，Na-ZMS-5和H-ZSM-5的NO可逆吸附量较小，经过过渡金属阳离子和稀土阳离子交换分子筛对NO的可以吸附量有一定程度的增加，交换之后的样品可逆吸附量区别不大，Y型分子筛同样有这种情况。那么就可以说明，分子筛中的阳离子种类影响NO的可逆吸附量，但是并不是影响的唯一原因。因为可逆吸收的NO在零摄氏度的环境下能够被He气流吹出来，所以它和分子筛体现没有产生化学键合，主要是通过静电实现。那么分子筛股价结构和体相静电场的情况影响了NO的可逆吸附性能。钠离子和氢离子因为电子层结构较为简单，不会影响到分子筛骨架负电荷分布，所以相应的分子筛体相整体电厂作用较弱。因为过渡金属和稀土金属阳离子中有d、f电子结构，还具有较高的离子价态，能够有效吸引负电荷。并且具有较高的极化度及氧化态可变性，能够使分子筛骨架电荷在金属阳离子周围重新的进行分布，以此形成负电厂，能够有效增强极性分子的吸引作用，从而提高对NO的可逆吸附量。那么，也就是说离子交换分子筛对NO的可逆吸附性取决于分子筛骨架和NO分子静电作用两者。
2.不同阳离子交换分子筛对NO的不可逆吸附性能
通过上表可以看出，NO在M-ZSM-5中的不可逆吸附和可逆吸附是有所不同的，不同种类的交换阳离子对NO的不可逆吸附也有着一定的影响。
NO分子电子结构中的反键轨道π*中有一个电子，对电子进行捕获或者迁移，具有正吸附和负吸附。并且在N端具有高能量的弧对电子，NO还能够对电子和金属离子的空轨道配位，所以，金属离子上对NO吸附是较为复杂的。在部分离子交换分子筛中使用ESR和LR对NO的吸附性能及性能研究表明，一般吸附在金属离子汇总的NO是NO+型，那么也就说明对NO的吸附性能和金属离子接受电子的电负性有着直接的关系。
四、结束语
NO的消除是目前环保方面迫切需要解决的问题，由于传统方式中的效率及费用的问题，都没有办法将NO进行消除，通过实验表示，吸附法对消除NO还是有效的，尤其是将其用于工业生产过程中，比如氢气净化等方面。所以，吸附法能够成为在空气中分离NO的有效方式。上述实验表明，NO的可逆吸附量和分子筛骨架结构、交换阳离子种类有关系，NO的不可逆吸附量与交换阳离子种类有关系。
参考文献：
[1]薛全民，张永春，周锦霞.钴离子交换分子筛对一氧化氮的吸附性能[J].环境污染与防治，2004（1）：84.
[2]张文祥，八寻秀典.金属离子交换分子筛的NO吸附性能[J].高等学校化学学报，1997，18（12）：1999-2003.
[3]范明辉.低硅铝比X型分子筛的合成、离子交换及吸附性能研究[D].北京工业大学，2014.
[4]蔺华林.A型分子筛的离子交换及吸附性能的研究[D].太原理工大学，2004.
[5]孙大明，王玫.离子交换13X分子筛的吸附性能与电负性之间的关系[J].真空科学与技术学报，1994（4）：260-264.