一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸及其制备方法技术

本公开揭示了一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸，其组成及质量百分比为：分子筛70～80％、玻璃纤维5‑15％、二氧化硅5‑15％。本公开还揭示了一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸的制备方法。本公开制备的具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸中，分子筛含量在75％以上，吸附材料含量高，单位体积内的吸附量大；纸张内的多孔结构，能够显著提高玻璃纤维骨架分子筛纸的比表面积，增加与有机废气的接触，提高吸附容量，延长使用寿命，降低压降损失，可适应不同温度和湿度环境。

A glass fiber framework molecular sieve paper with porous structure and its preparation method

The present disclosure discloses a glass fiber skeleton molecular sieve paper with porous structure. Its composition and mass percentage are: molecular sieve 70-80%, glass fiber 5-15%, silica 5-15%. The present disclosure also discloses a preparation method of glass fiber skeleton molecular sieve paper with porous structure. In the glass fiber framework molecular sieve paper with porous structure, the content of molecular sieve is above 75%, the content of adsorbing material is high, and the adsorbing amount per unit volume is large; the porous structure in the paper can significantly increase the specific surface area of the glass fiber framework molecular sieve paper, increase the contact with organic waste gas, increase the adsorbing capacity, prolong the service life, and reduce the pressure drop loss. Loss, can adapt to different temperature and humidity environment.

【技术实现步骤摘要】
一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸及其制备方法
本公开属于环保领域，具体涉及一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸及其制备方法。
技术介绍
VOCs(VolatileOrganicCompounds，VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于133.32Pa、常压下沸点在50～260℃之间的有机化合物。这类物质具有种类多、成分复杂、长期低剂量释放等特点，是一类对人体具有致癌、致畸、致突变性的化学物质，能参与光化学反应，同时也是大气颗粒物形成的主要前提物质，对大气环境和人体伤害巨大。工业有机废气的主要成分为低浓度的苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物。现阶段，处理低浓度、大风量工业有机废气的有效方法主要有活性炭吸附和分子筛转轮吸附两种工艺，其中，活性炭吸附由于吸附容量大、成本低，得到了非常广泛的应用，但存在着气体选择性不佳、易燃、安全性能低等缺点；相比活性炭吸附，分子筛转轮的优势体现在连续运转、分子筛耐温好、不易燃、安全性高等方面，逐渐发展成为了处理低浓度、大风量VOC气体的理想设备。分子筛浓缩转轮的关键部件为吸附轮芯，轮芯由分子筛作为吸附材料，是通过浸渍法或抄造压制法使分子筛附着在蜂窝状载体上制成，蜂窝状载体是由玻璃纤维骨架分子筛纸堆积而成。目前，国内外主要是通过将玻璃纤维骨架分子筛纸简单地叠加在一起制成蜂窝体状吸附材料对有机废气进行处理。此种吸附材料由于孔道结构不发达、比表面积低，在实际应用中仅有表面的孔道对有机废气进行吸附，造成单位体积的分子筛蜂窝体利用率低、吸附容量小、使用寿命短，无法满足有机废气污染治理要求。因此，有必要开发一种具有多孔结构的、高吸附容量的玻璃纤维骨架分子筛纸，来应对日益严重的工业有机废气污染。
技术实现思路
针对现有技术中存在的吸附材料利用率低、吸附效果差的问题，本公开的目的在于提供一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸及其制备方法，该分子筛纸内吸附材料含量高，单位体积内吸附量大，并能够适应不同温度和湿度环境，可以作为固定吸附床或浓缩转轮的吸附轮芯，对治理工业有机废气起到积极作用。为实现以上目的，本公开提出以下技术方案：一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸，所述玻璃纤维骨架分子筛纸的组成及质量百分比为：分子筛70～80％玻璃纤维5-15％二氧化硅5-15％。本公开还提供一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸的制备方法，包括如下步骤：S100：分别称取玻璃纤维、无机粘接剂、造孔剂和分子筛置于烧杯中加水搅拌，用标准纤维疏解器疏解分离形成悬浮液；S200：在疏解分离后的悬浮液中加入阳离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵，待悬浮液出现凝聚现象后，加入阴离子型聚丙烯酰胺继续搅拌，直至所述阴离子型聚丙烯酰胺分散均匀，加水将悬浮液的浓度稀释至0.3％-0.4％；S300：将稀释后的悬浮液抄造成湿玻璃纤维骨架分子筛纸后进行压榨、烘烤，制得平面玻璃纤维骨架分子筛纸；S400：将所述平面玻璃纤维骨架分子筛纸煅烧。优选的，所述无机粘接剂包括如下任意一种：凹凸棒黏土、高岭土、碱性硅溶胶和碱性铝溶胶。优选的，所述造孔剂包括如下任意一种：甲基纤维素、玉米粉和聚氧化乙烯。优选的，所述分子筛包括如下任意一种：ZSM-5型分子筛、NaY型分子筛、5A型分子筛和14X分子筛。优选的，所述玻璃纤维、分子筛、无机粘接剂和造孔剂的质量比为：10-20g∶70-85g∶5-10g∶5-10g。优选的，步骤S200中，所述阳离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量为0.1-0.35g，所述阴离子型聚丙烯酰胺的质量为0.2-0.7g。优选的，步骤S300中，所述湿玻璃纤维骨架分子筛纸的厚度为0.1-0.3mm。优选的，步骤S300中，所述湿玻璃纤维骨架分子筛纸在350-400KPa下压榨5-10分钟，在110℃烘箱中烘烤30-60分钟。优选的，步骤S400中，所述平面玻璃纤维骨架分子筛纸在350-400℃的马弗炉中煅烧20-30分钟。与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：本公开提出的多孔型玻璃纤维骨架分子筛纸制备方法简单易行，可操作性强，可用于大面积工业化制备；制备的玻璃纤维骨架分子筛纸中分子筛含量在75％以上，吸附材料含量高，单位体积内的吸附量大；纸张内部的多孔结构，可以显著提高玻璃纤维骨架分子筛纸的比表面积，增加与有机废气的接触，提高吸附容量，延长使用寿命，降低压降损失，可适应不同温度和湿度环境，可以作为固定吸附床或浓缩转轮吸附轮芯，广泛应用于工业有机废气治理。附图说明图1是本公开提供的一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸的制备方法流程图；图2是湿度为75％条件下，测试实施例1、实施例3和实施例5中样品的动态吸附甲苯饱和曲线图；图3是湿度为75％条件下，测试实施例1和对比例1中样品的动态吸附甲苯饱和曲线图。具体实施方式下面结合附图1至附图3和实施例对本公开的技术方案进行详细说明。本领域技术人员应知的是，以下实施例只用来说明本公开而不是用来限制本公开要求保护的范围。一个实施例中，一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸，其组成及质量百分比为：分子筛70～80％玻璃纤维5-15％二氧化硅5-15％。一个实施例中，一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸的制备方法，包括如下步骤：S11：室温条件下，分别称取玻璃纤维15g、ZSM-5型分子筛75g、碱性硅溶胶5g、甲基纤维素5g置于烧杯中，加水搅拌均匀，用标准纤维疏解器疏解20分钟后分离形成悬浮液；该步骤中，所述玻璃纤维优选直径10-20μm，长度5-10mm的无碱短切玻璃纤维。S12：在疏解分离后的悬浮液中加入阳离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵0.10g，待悬浮液中出现凝聚现象后，加入阴离子型聚丙烯酰胺0.20g继续搅拌，直至所述阴离子型聚丙烯酰胺分散均匀，加水将悬浮液的浓度稀释至0.3％；该步骤中，所述阳离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵的分子量为2-5×105g/mol，电荷密度为3-5meq/g，质量为悬浮液质量的0.1％-0.5％。所述阴离子型聚丙烯酰胺中固体含量大于88％，电荷密度为1-3meq/g，质量为悬浮液质量的0.5％-3％。S13：将稀释后的悬浮液投入纸页成型器中抄造成湿玻璃纤维骨架分子筛纸，将抄造出来的湿玻璃纤维骨架分子筛纸在压强为350KPa的真空压榨设备中压榨5分钟后，置于110℃的烘箱中烘烤30分钟，制得平面玻璃纤维骨架分子筛纸；该步骤中，所述玻璃纤维骨架分子筛纸的厚度控制在0.1-0.3mm之间。需要说明的是，纸张的厚度会影响分子筛的吸附效率，若纸张的厚度过低，达不到正常使用的强度，厚度为0.05mm的玻璃纤维骨架纤维纸的抗张强度仅为厚度为0.1mm的玻璃纤维骨架分子筛纸的1/4，无法满足正常使用；纸张的厚度过高，则不利于分子筛对挥发性有机化合物的吸附，当玻璃纤维骨架分子筛纸的厚度大于0.3mm，玻璃纤维骨架分子筛的吸附容量会急剧下降，厚度为0.5mm的玻璃纤维骨架分子筛纸的吸附容量仅为厚度为0.3mm的玻璃纤维骨架分子筛纸的1/2。因此，经多次试验论证，当玻璃纤维骨架分子筛纸的厚度控制在0.1-0.3mm之间的时候，分子筛对挥发性有机化合物的吸附可以达到最大效率。S14：将平面玻璃纤维骨架分子筛纸放入马弗炉中在350℃的温度下煅烧20分钟，得到具有多孔结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸，所述玻璃纤维骨架分子筛纸的组成及质量百分比为：分子筛 70～80％玻璃纤维 5‑15％二氧化硅 5‑15％。

【技术特征摘要】
1.一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸，所述玻璃纤维骨架分子筛纸的组成及质量百分比为：分子筛70～80％玻璃纤维5-15％二氧化硅5-15％。2.一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸的制备方法，优选的，包括如下步骤：S100：分别称取玻璃纤维、无机粘接剂、造孔剂和分子筛置于烧杯中加水搅拌，用标准纤维疏解器疏解分离形成悬浮液；S200：在疏解分离后的悬浮液中加入阳离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵，待悬浮液出现凝聚现象后，加入阴离子型聚丙烯酰胺继续搅拌，直至所述阴离子型聚丙烯酰胺分散均匀，加水将悬浮液的浓度稀释至0.3％-0.4％；S300：将稀释后的悬浮液抄造成湿玻璃纤维骨架分子筛纸后进行压榨、烘烤，制得平面玻璃纤维骨架分子筛纸；S400：将所述平面玻璃纤维骨架分子筛纸煅烧。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无机粘接剂包括如下任意一种：凹凸棒黏土、高岭土、碱性硅溶胶和碱性铝溶胶。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述造孔剂包括如下任意一种：甲基纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭行，李马刚，史东军，徐纪清，骆坚平，潘涛，
申请(专利权)人：北京泷涛环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11