引言

穿透实验是一项动态研究材料吸附能力的强大技术。在穿透实验过程中，可以精确地控制温度、压力和气体流量，有利于模拟生产工艺条件，分析材料的气体吸附量。

沸石13X是一种商用硅酸铝材料，已在吸附和催化领域有深入的研究。沸石13X可吸附CO2和水蒸汽等多种物质。由于全球变暖，人们越来越关注CO2的捕捉。本实验研究了沸石13X在干燥和潮湿（60%湿度）条件下的CO2吸附性能。

实验过程

实验选择的沸石13 X是标准参考材料，球状小颗粒，尺寸能够放进穿透曲线分析仪样品穿透柱中对其进行分析。首先用少量石英棉填充不锈钢样品管，以确保沸石13X样品安装在熔炉的等温加热区，样品质量为400 mg。然后将样品管装入穿透曲线分析仪BTA上，并通入N2保温在100°C活化2h，然后升温到200°C下再保温活化10h。活化后，将样品冷却至30°C的分析温度。

干燥条件下，实验用气体组分是10ml/min干燥的N2、10ml/min 干燥的CO₂和1ml/min 干燥的He。单个穿透实验后，将样品在N2中重新活化2h再重复CO₂ 吸附的穿透实验。重复该程序，直到收集5条穿透曲线。

潮湿条件下，实验用气体组分是7.4 ml/min干燥的N₂、2.6 ml/min 潮湿的N2、10 ml/min潮湿的CO₂和1 ml/min干燥的He，得到60%的湿度。沸石样品的活化条件与干燥条件，也同样收集了5条突破曲线。

结果讨论 – 干燥条件

图1显示了连续5次干燥条件下CO₂吸附实验的穿透曲线。为了清晰起见，实验中的死时间已被减去。5次重复后，穿透曲线显示容量并没有损失,CO₂平均吸附量为2.87 mmol/g。此外，穿透曲线的斜率非常陡峭，这意味着系统中几乎没有传质问题。

结果讨论 – 潮湿条件

图2显示了连续5次潮湿条件下CO₂吸附的穿透曲线。同样的，穿透实验的死时间已经减去。穿透曲线陡峭的斜率也说明系统中没有传质问题。在每一次连续试验中，CO₂吸附量逐步会下降。吸附量下降是水和沸石13X之间强烈相互作用的结果。这种作用导致CO₂吸附能力随着时间的推移而下降，并在需要通过加热才能去除这种作用。水在30°C下的蒸汽饱和压力仅为0.043 bar，潮湿条件下气流中的水浓度仅为2.5%，而CO₂浓度为48%。即使在水浓度这么低的条件下，沸石13X对CO₂吸附量仍然有变化。

总结

在干燥和潮湿条件下，测定了沸石13X吸附CO₂的穿透曲线。在干燥条件下，沸石13X对CO₂表现出良好的循环吸附，平均吸附量为2.87mmol/g。在潮湿条件下，水蒸汽降低了沸石13X吸附CO₂的能力,如表1 如示，需要更高的活化温度才能完全活化材料。本研究通过穿透曲线分析仪BTA测量了沸石13x的CO₂吸附性能。