Small Molecule Adsorption and Separation on Zeolites

doi:10.7503/cjcu20200458

Abstract

Abstract:

Adsorptive separation， the process of separating and purifying a gas mixture via the selective adsorption of one or more components on a porous solid adsorbent， is of great significance in industry. Zeolites， metal-organic framework materials and activated carbon are known as common solid adsorbents. Zeolites show significant advantages such as high specific surface area， high stability and low production cost to satisfy the requirements of highly efficient， energy-saving and environmentally friendly adsorptive separation processes. Therefore， zeolites have been established as most promising adsorbents for the separation of small molecules. In this review article， the existing materials， the fundamental mechanisms and the evaluation methods in adsorptive separation are firstly outlined. The applications of zeolites in air separation， hydrocarbon separation， carbon dioxide capture， aromatic sulfide removal， carbon monoxide adsorption， nitrogen oxides adsorption， hydrogen storage and hydrogen isotope separation are then summarized. Finally， the current status of small molecule separation based on zeolite membranes are briefly discussed. The relationship between the adsorption performance and the topology， framework composition， and modification methods of zeolites are focused， and the future research prospects are discussed on the basis of current achievements.

Key words: Zeolite, Adsorption, Separation

CLC Number:

O647.3

TrendMD:

LIU Shanshan, CHAI Yuchao, GUAN Naijia, LI Landong. Small Molecule Adsorption and Separation on Zeolites[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(1): 268.

Figures/Tables 11

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Zeolite	Adsorbate	Adsorption capacity/(mmol·g^-1)	Temperature/K	Pressure/kPa	Reference
Na?A	O₂	0.10*	298	100	[7]
Na?X	N₂	0.35	293	100	[8]
Na?X	Ar	0.11	293	105	[8]
Na?X	CH₄	0.58	293	99	[8]
Na?X	CO₂	4.64	293	97	[8]
Na?X	CO	0.93	293	100	[8]
Na?X	C₂H₆	2.70	298	100	[9]
Na?X	C₂H₄	3.32	298	100	[9]
Na?Y	C₂H₂	4.96	298	100	[10]
Na?Y	C₂H₄	3.84	298	100	[10]
ZSM?58	C₃H₆	1.65	298	100	[11]
ZSM?58	C₃H₈	0.18	298	100	[11]
Na?Y	NO	0.04^*	323	50	[12]
Na?X	SO₂	2.80	323	43	[12]
Na,Ca?A	N₂O	4.25^*	298	100	[13]
K?A	H₂O	13.45	293	2	[14]
Si?CHA	H₂S	2.9^*	298	100	[15]

Zeolite	Adsorbate	Adsorption capacity/(mmol·g^-1)	Temperature/K	Pressure/kPa	Reference
Na?A	O₂	0.10*	298	100	[7]
Na?X	N₂	0.35	293	100	[8]
Na?X	Ar	0.11	293	105	[8]
Na?X	CH₄	0.58	293	99	[8]
Na?X	CO₂	4.64	293	97	[8]
Na?X	CO	0.93	293	100	[8]
Na?X	C₂H₆	2.70	298	100	[9]
Na?X	C₂H₄	3.32	298	100	[9]
Na?Y	C₂H₂	4.96	298	100	[10]
Na?Y	C₂H₄	3.84	298	100	[10]
ZSM?58	C₃H₆	1.65	298	100	[11]
ZSM?58	C₃H₈	0.18	298	100	[11]
Na?Y	NO	0.04^*	323	50	[12]
Na?X	SO₂	2.80	323	43	[12]
Na,Ca?A	N₂O	4.25^*	298	100	[13]
K?A	H₂O	13.45	293	2	[14]
Si?CHA	H₂S	2.9^*	298	100	[15]

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