受限条件下水分子活化驱动的沸石反应耦合水解吸过程

《AIChE Journal?AIChE》：Reaction-coupled water desorption of zeolite driven by confinement-induced water activation

水去除技术通过反应耦合策略，在130°C下实现4A沸石高效脱水，减少40%热量输入。水分子受强相互作用（H-O…Na+）和弱相互作用（氢键及空间约束）激活，WGS反应的放热效应提供热补偿。

　　

摘要

水分去除是现代工业中广泛使用的一项基础且耗能巨大的过程。为了打破水与基材之间的亲和力，通常需要投入大量能量，但这不仅导致高能耗，还威胁到基材的稳定性。在这项研究中，我们开发了一种耦合反应的水分去除策略，通过化学方法破坏水与基材之间的亲和力，并将其应用于4A型沸石干燥剂的水分脱附过程。该方法避免了高能耗的需求，从而能够在低至130°C的温度下实现快速的水分脱附（脱附速率为1.87 mmol_H2O/[g_zeo?min]），同时结合了水煤气变换（WGS）反应。全面的理论和实验研究表明，在受限的阳离子位点上，水分子可以通过强相互作用（H-O…Na⁺）和弱相互作用（氢键及空间限制）发生变形并被激活。此外，放热的水煤气变换反应为吸热的水分脱附过程提供了现场热补偿，根据微量热量计的测量结果，总能耗降低了40%。

利益冲突声明

所有作者均无需要披露的利益冲突。