许多高新技术产品的研发和生产需要一个深度除湿的低湿度环境,以NaA分子筛为吸附剂的转轮式吸附除湿系统,由于其结构及功能特点特别适合深度除湿。然而,NaA分子筛脱附温度较高(250℃),不利于系统节能。本文开展NaA分子筛稀土(RE)改性研究,旨在改善其脱附性能。该课题的研究具有重要的理论指导意义和实际应用价值。首先,采用微波工艺及离子交换方法,以稀土镧(La)、钕(Nd)为改性剂,制备了RE3+交换NaA分子筛吸附剂;系统探讨稀土离子浓度、pH值、n(RE3+/Na+)(摩尔比)以及微波反应温度对改性吸附剂交换度及吸附/脱附性能的影响;其次,采用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)、X射线能谱(EDS)等手段对其结构、组成进行表征,并通过静态吸附法、差式扫描量热法(DSC)、热重(TG)及程序升温脱附(TPD)等测试其吸/脱附性能。实验结果显示,La3+的改性,交换度(α)较低(30.62%),基本保持NaA分子筛的吸附性能(略有升高),但对脱附略有改善;Nd3+改性,α较高(63.25%),对脱附影响明显;而La3+、Nd3+的复合改性,可获得综合的吸/脱附性能。XRD及FT-IR结果表明:由于稀土离子的引入,NaA分子筛骨架结构没有受到影响,但其衍射峰强度明显减弱,结晶度降低;EDS分析结果表明:稀土离子交换NaA分子筛,硅、铝、氧的比例接近,改性对NaA晶胞没有影响;由于稀土元素(La,Nd)的存在,及钠元素含量的明显降低,表明发生了钠离子与稀土离子之间的交换。静态吸附结果表明:与未改性相比,稀土离子交换NaA分子筛的前期吸附速率增大,未改性、镧离子交换、钕离子交换及镧/钕复合离子交换NaA分子筛的饱和吸附量分别为26.57、27.33、17.53及19.46%。TG结果表明:稀土离子交换NaA分子筛的脱附温度降低,镧/钕复合离子交换NaA分子筛尤为显著。TPD结果表明:稀土离子交换NaA分子筛的脱附活化能降低;未改性、镧离子交换、钕离子交换及镧/钕复合离子交换NaA分子筛的脱附活化能分别为84.94、66.17、62.11及54.13 kJ·mol-1,脱附性能改性效果显著。