沸石轉(zhuǎn)輪和催化燃燒的結(jié)構(gòu)，沸石吸附轉(zhuǎn)輪組合(Cassette)為一中心軸承與軸承周圍之支撐圓形框架支撐著轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體由沸石吸附介質(zhì)與陶瓷纖維制成。轉(zhuǎn)輪上包含用以分開處理廢氣及處理后釋出干凈氣體之密封墊，其材質(zhì)為需能承受VOCS 腐蝕性及高操作溫度之柔軟材料制成(一般為硅)。密封墊將蜂巢狀沸石吸附轉(zhuǎn)輪組合隔離成基本之吸附區(qū)(Adsorption zone) 及再生脫附區(qū)(Regenerationzone；desorption zone)，但為提升轉(zhuǎn)輪之吸附處理能力，則常見于前二區(qū)間加一隔離冷卻區(qū)(Cooling zone or Purge zone)。通常吸附區(qū)為較大，而脫附區(qū)及冷卻區(qū)則為兩個較小且面積相等之處理側(cè)。有時為特殊需求亦可分成更多串聯(lián)區(qū)；而吸附轉(zhuǎn)輪由一組電動驅(qū)動設備用以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪，故轉(zhuǎn)輪處理時為可變速、且可控制每小時旋轉(zhuǎn)2 至6 轉(zhuǎn)之能力。

工廠所排放出之VOCS 廢氣進入系統(tǒng)后，第一階段系經(jīng)過疏水性沸石所組成之轉(zhuǎn)輪，VOCS 污染物質(zhì)首先于轉(zhuǎn)輪上進行吸附；第二階段之脫附程序是由與后端焚化系統(tǒng)熱交換后預熱之經(jīng)冷卻區(qū)處理后廢氣(約180 至250 ℃)，使其通入轉(zhuǎn)輪內(nèi)利用高溫將有機物脫附下來，此時出流污染物濃度大約可控制為入流廢氣之5 至20 倍左右，而脫附下來之有機物則可于第三階段進行溫度于700℃以上之焚化或進行冷凝回收再利用等程序，如此可以減少后續(xù)之廢氣處理單元尺寸、操作經(jīng)費及設備初設費用。

沸石吸附劑的選取

沸石是具有分子大小孔洞通道的多空性結(jié)晶固體，又稱分子篩，其主要結(jié)構(gòu)是以硅八面體（SiO4）所構(gòu)成之三維空間晶體。在沸石結(jié)構(gòu)中，有些硅可被三價鋁同構(gòu)置換，于是整個結(jié)構(gòu)由SiO4和AlO4配合堿金屬、堿土金屬或稀土金屬組成之硅鋁酸鹽之晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)之基本單元為以硅或鋁為中心，其中SiO4和AlO4是以各種則之排列方式，共有氧原子為四角而結(jié)合在一起之四面體，由于其堆積方式之不同，因而形成各種不同沸石。硅在被三價鋁取代時，不平衡的電價可由一價或二價的陽離子平衡，主要是鈣、鎂、鉀、鈉。

沸石的硅鋁比不可小于1，但沒有上線。高硅鋁比沸石具有疏水性，其吸附性質(zhì)與一般含富鋁沸石大不相同，它對水和其他極性分子親和力很低。因此選擇適當硅鋁比，孔隙架構(gòu)和陽離子形式，可制造出各種吸附性質(zhì)大不相同的沸石。

從結(jié)構(gòu)來看，ZSM-5的硅鋁比可由12改變至純硅的silicalite。硅鋁比從1變至∞，熱穩(wěn)定性隨之增加，表面性質(zhì)從親水性變成疏水性，酸性中心的強度會增加但酸量會減少。

與其它吸附劑比較，沸石因具有晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)均一整齊的孔洞直徑，且這些孔洞具有很大的內(nèi)表面積，可大量吸附和儲存分子。沸石亦屬于一種離子型吸附劑，可根據(jù)分子大小和極性不同做選擇性吸附。

ZSM型沸石系由一系列含豐富硅質(zhì)沸石所組成，其結(jié)構(gòu)是以； 兩個五元環(huán)單元形成之單層結(jié)構(gòu)，單層再以不同順序堆疊，可以得到不同的孔道結(jié)構(gòu)： （1）ZSM-5和（2）ZSM-11.其孔道特征為10個氧環(huán)，其自由直徑約為6?的沸石。 其典型的硅鋁比約為30，但可能大幅變化，特征為具有高熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性，并具有許多的觸媒特性，另其亦可用來吸附廢氣或廢水中的有機物。

Mobil公司在1972年所開發(fā)命名為ZSM-5的人工沸石，一為5.4×5.6?，另一為5.4×5.6?，其硅鋁比為10-5000。ZSM-5沸石不僅擁有一般高硅鋁比沸石所擁有的特質(zhì)，還具有親脂而疏水的特性，這種特質(zhì)使得ZSM-5沸石比較喜歡吸附非極性的分子物質(zhì)。

沸石孔徑單一均勻，如ZSM-5分子篩孔徑約為6 ?，則孔徑只能吸附直徑6 ?以下的分子，較大分子無法進入孔隙，只能依賴表面吸附，故表現(xiàn)出形狀選擇性；另一方面，活性炭的孔徑相對于沸石而言分布較廣，故孔隙內(nèi)可吸附直徑大的分子和直徑小的分子

以新沸石濃縮轉(zhuǎn)輪原有組成而言，系含60-70%（wt）之陶瓷纖維（ceramic fiber），為一蜂巢狀成形基材（substrate），而另外30----------------40%（wt）則是沸石粉末長晶附著于基材上，其主要成分為硅及鋁。由于沸石轉(zhuǎn)輪包含了大部分具有大量中孔的陶瓷纖維基材故沸石轉(zhuǎn)輪樣品對IPA及PGMEA之飽和吸附率并不符合Langmuir等溫吸附方程式。

4.5沸石轉(zhuǎn)輪之制作程序

沸石轉(zhuǎn)輪之制作程序如圖4.2-1所示，首先，陶瓷纖維紙（Ceramicfiber）經(jīng)加上粘著劑（Binder）等后透過特殊控溫成型滾輪模具加以成形（Corrugation）為蜂巢狀（Honeycomb）半成品，此時若欲成型為轉(zhuǎn)輪（Rotor）型式，則將成形之蜂巢狀陶瓷纖維滾成圓盤狀（Rotor disc type），若欲成型為長方塊狀（Block type），則將其依次堆疊成型為長方塊狀即可；接著加以400-500℃之高溫燒結(jié)數(shù)小時，此時半成品中之有機物幾乎完全逸散而僅剩陶瓷纖維無機基材，燒結(jié)后陶瓷纖維無機基材加以含浸（Impregnation & wash coating）吸附劑粉末，并加以70-250℃之烘干即告完成。圖4.2-2所示之粉末狀疏水性沸石吸附劑，其中左側(cè)沸石吸附劑之硅鋁比較高且適用于無極性或弱極性有機物之吸附，右側(cè)沸石吸附劑之硅鋁比則較低而適用于極性有機物之吸附；圖4.2-3-—4.2-5依序顯示轉(zhuǎn)輪陶瓷基材成形后燒結(jié)前縱切局部照片、轉(zhuǎn)輪含浸疏水性沸石粉末并燒結(jié)后之局部照片以及其局部放大照片。

沸石轉(zhuǎn)輪之處理單元如下：

（1）沸石轉(zhuǎn)輪的機體是由一些特定的固體基材涂布上一層吸附劑粉末組成，基材是以陶 瓷或玻璃或活性碳纖維經(jīng)燒結(jié)所做成，其中陶瓷纖維因具備耐高溫、熱穩(wěn)定性高、可水洗、不可燃及耐酸堿的特性而最受廣泛使用，吸附劑的種類則視欲處理的氣體成分而有所不同，一般可采用活性炭、沸石等。 轉(zhuǎn)輪厚度一般為25cm-45cm。

（2）沸石轉(zhuǎn)輪之基質(zhì)為陶瓷纖維表面涂布一層吸附劑，一般為活性炭或疏水性沸石，制成蜂巢狀圓形轉(zhuǎn)輪，再分為兩個區(qū)域，分別為吸附處理區(qū)及再生脫附區(qū)，但為提升轉(zhuǎn)輪之吸附能力，有時會設計于兩區(qū)之間多一個冷卻區(qū)，通常吸附區(qū)較大，脫附區(qū)與冷卻區(qū)為兩個較小且面積相等之處理區(qū)域。

（3）熱回收設備：將VOCs燃燒或氧化后之干凈空氣其溫度高達500-700℃，將此部分空氣經(jīng)由熱交換器將熱能加以回收，同時將干凈空氣溫度降低后將其導至轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)為轉(zhuǎn)輪進行脫附作用；若溫度太高則轉(zhuǎn)輪可能發(fā)生燃燒，因此進入轉(zhuǎn)輪之溫度不可太高，一般會設置兩段熱回收設備并增設一鼓風機導入新鮮空氣與燃燒后之空氣混合，以控制脫附溫度在180-220℃之范圍內(nèi)。為處理VOCs廢氣，除了沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪焚化系統(tǒng)外，并可在制程端如光阻涂布機臺或去光阻制程廢氣出口端加裝冷凝器，預先分流處理高沸點VOCs（如MEA、BDG、DMSO）。

沸石轉(zhuǎn)輪制備工藝

4.1 活性炭吸附劑簡介

一般在選用活性炭時，除須考慮使用類別外，例如：氣象或液相之應用，尚須針對處理對象之性質(zhì)等作特性之考慮。一般而言，在氣象應用中，活性炭洗脫附處理以較適合中等分子量中低沸點且疏水性（低極性）化合物，例如：碳氫化合物、醇類（甲醇例外）、有機氯化物、脂肪酸類、酚類、酮類、脂類等活性炭均有很強的吸附能力；但對于硫化氫、二氧化硫、氯、甲醛、氨基酸類等化合物活性炭之吸附能力很差，除非含浸酸或堿級金屬鹽加以改質(zhì)，方可達到較好之效果。通常活性炭之參考規(guī)格有：比表面積、孔洞體積、四氯化碳吸附值、碘值、含水率等

（一）粒狀活性炭

粒狀活性炭依形狀不同又可分為破碎狀、圓柱狀及球狀等三種，一般來說其吸附能力較粉末活性炭小，但因顆粒尺寸較大較無壓力下降之問題，而且具有可以再生的優(yōu)勢，所以一直是使用較為廣泛的一種。

（二）纖維活性炭

纖維活性炭系利用酚系、丙烯氰系等原料合成，主要目的是揉和粉末活性炭高表面積、高吸附能力及壓降小、可再生之優(yōu)點，而且具有獨特的強度，通常其吸附能力也頗好。一般應用上有固定床式和轉(zhuǎn)輪或轉(zhuǎn)環(huán)式，一般來說纖維活性碳的填充重量只有粒狀活性碳的1-10%左右，間接減少了碳床累積之著火之危險。

活性碳再生一般以水蒸氣脫附再生，若吸附質(zhì)為含氯VOCs時，采用水蒸氣可能會發(fā)生水解反應，而使回收之含氯VOCs發(fā)生改變，影響脫附產(chǎn)物之純度及再生活性碳之吸附效能。

沸石吸附劑的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)活性炭吸附劑，疏水性沸石具有以下優(yōu)點：（1）不具可燃性：沸石為無機化合物二氧化硅等所組成，故不會發(fā)生反應性吸附質(zhì)于吸附過程中著火之事；（2）可處理不同種類的溶劑，包括高沸點物質(zhì)；（3）有效吸附程度可在較寬長的吸附質(zhì)進流濃度范圍內(nèi)達成；（4）不會引發(fā)溶劑聚合或反應：疏水性沸石含有之金屬微量雜質(zhì)相當少，不會使一些高反應溶劑發(fā)生氧化或聚合反應。

傳統(tǒng)上沸石為一親水性（hydrophilic）吸附劑，此主要是Si/Al比值通常為1-5；換言之，沸石的特性與其Si/Al比或SiO2/Al2O3比有重大關聯(lián)性。沸石從親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷灾甋i/Al比值至少需8-10以上，所以含高硅含量之沸石疏水性愈高。

4.3 中空狀沸石制備方式

吸附劑之制備方式分為五大步驟： （1）沸石（zeolite）與粘合劑（binder）均勻混合； （2）膠化（gelling）； （3）成型（forming）； （4）干燥（drying）； （5）煅燒（calcine）。 首先利用二氧化硅為粘合劑，將沸石與二氧化硅均勻混合，再慢慢加入調(diào)制好之堿性溶液（NaOH），此時會慢慢形成膠狀體，再經(jīng)由攪拌機攪拌、揉合成面團狀，最后放入擠壓成型機中制成中空圓柱狀之沸石吸附劑。 制作出的吸附劑先放入烘箱中去除水份，再以450℃煅燒4小時，此時沸石吸附劑便制作完成。