一种新型基于MOF的吸附剂的开发，用于从空气中去除丙酮：合成、表征及动态吸附建模

《International Journal of Environmental Analytical Chemistry》：Development of a novel MOF-based adsorbent for acetone removal from air: synthesis, characterisation, and dynamic adsorption modeling

ZIF-67对气相醋酮的吸附性能及影响因素研究，通过表征证实其高结晶性和大比表面积（1374 m2/g），实验表明醋酮浓度（400-800 ppm）、气流速率（100-200 ml/min）和湿度（0-70%）显著影响吸附效果，热激活（250°C）优化性能，吸附数据符合Yan和Thomas模型，验证参数可靠性，为固定床设计提供参考。

　　

摘要

本研究探讨了丙酮（一种具有环境和健康问题的重要挥发性有机化合物，VOC）在沸石咪唑酯框架-67（ZIF-67）上的吸附行为。研究目的是评估ZIF-67在固定床反应器中去除气相中丙酮的效率。ZIF-67通过一种简单的室温方法合成，并通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、动态光散射（DLS）和能量色散X射线光谱（EDX）进行了表征。XRD结果显示其具有高结晶度和相纯度；SEM观察到了立方晶体结构；EDX分析证实了其中含有C、N、O和Co元素。BET（Brunauer-Emmett-Teller）分析表明其比表面积较大（1374 m2/g），这证明了其具有高吸附能力的潜力。通过穿透曲线实验研究了丙酮浓度、流速和相对湿度（RH）对吸附性能的影响：当丙酮浓度从400 ppm增加到800 ppm时，吸附容量从128 mg/g增加到151 mg/g，但穿透时间从405分钟缩短至230分钟；流速从100 ml/min增加到200 ml/min时，吸附容量略微下降（从115 mg/g降至110 mg/g）；相对湿度从0%增加到70%时，吸附容量也从148 mg/g降至115 mg/g。热活化实验表明，在干燥空气中于250°C下对ZIF-67进行活化可获得最佳的吸附条件。实验数据与Yan和Thomas模型吻合良好，验证了所估计参数的可靠性。总体而言，ZIF-67表现出较高的丙酮吸附能力，这些研究结果为实际应用中固定床吸附柱的设计提供了宝贵的参考。