调控NaY沸石疏水性与微孔性以大幅提升费托废水中醇酸吸附性能

《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》：Tuning hydrophobicity and microporosity of NaY zeolite for greatly enhanced adsorption of alcohols and acids from Fischer-Tropsch wastewater

本文系统研究了通过甲基三乙氧基硅烷（MTES）改性调控NaY沸石疏水性（接触角21°–115°）和微孔体积（0.24–0.16?cm3/g）对其吸附费托合成（FTS）废水中C1–C5醇类和C2–C4酸类性能的影响。研究发现适度疏水性（接触角84°）和较高微孔体积（0.19?cm3/g）的沸石可获得最高吸附容量（328?mg/g），吸附行为符合Langmuir模型，为设计高效沸石吸附剂提供了重要依据。

　　

Highlight

通过系统的MTES改性，我们成功制备了具有可调疏水性（接触角：21°→115°）和可控孔体积减少（0.24 → 0.16 cm³/g）的NaY-MTES-X沸石，同时保留了母体骨架结构。对C₁–C₅醇类、C₂–C₄酸类和FTS模型废水的综合表征和吸附研究揭示了三个关键发现：（1）MTES的引入逐步增强了表面疏水性，同时逐渐减少了微孔体积和比表面积；（2）吸附能力并非随着疏水性的增加而单调增加；具有中等疏水性（接触角84°）和相对较高微孔体积（0.19 cm³/g）的NaY-MTES-0.5对醇/酸混合物的吸附容量最高，达到328 mg/g，超过了疏水性更强但微孔含量较低的沸石；（3）吸附等温线拟合表明，醇/酸在沸石上的吸附遵循Langmuir模型，表明形成了单分子层吸附。这项工作通过平衡疏水性和孔隙率，为设计高效的沸石基吸附剂提供了战略指导。

Conclusion

通过系统的MTES改性，我们成功设计了具有可调疏水性（接触角：21°→115°）和可控孔体积减少（0.24 → 0.16 cm³/g）的NaY-MTES-X沸石，同时保留了母体骨架结构。对C₁–C₅醇类、C₂–C₄酸类和FTS模型废水的综合表征和吸附研究揭示了三个关键发现：（1）MTES的引入逐步增强了表面疏水性，同时逐渐减少了微孔体积和比表面积；（2）吸附能力并非随着疏水性的增加而单调增加；具有中等疏水性（接触角84°）和相对较高微孔体积（0.19 cm³/g）的NaY-MTES-0.5对醇/酸混合物的吸附容量最高，达到328 mg/g，超过了疏水性更强但微孔含量较低的沸石；（3）吸附等温线拟合表明，醇/酸在沸石上的吸附遵循Langmuir模型。这项工作通过平衡疏水性和孔隙率，为设计高效的沸石基吸附剂提供了战略指导。未来的研究应揭示疏水界面的吸附机制，以进一步提高改性沸石的长期稳定性。