改性小孔分子筛吸附剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种改性小孔分子筛吸附剂及其制备方法和用途。所述改性分子筛吸附剂包括：载体；以及负载于所述载体上的活性成分，所述活性成分包括碱土金属和/或过渡金属；其中，所述活性成分与所述载体的重量比为0.01～0.5，优选为0.01～0.3，更优选0.02～0.2；所述载体包括分子筛，所述分子筛的平均孔径为0.001～2nm。本发明专利技术的改性分子筛吸附剂在常温下(20‑30℃)能够吸附氨气，且具有吸附容量大，穿透时间长等特点，能很好满足实际应用要求。进一步地，本发明专利技术的改性分子筛吸附剂可用于回收养殖业厂房等农业源所产生的氨气，还可处理工业烟气和机动车(柴油车)尾气SCR系统中产生的逃逸氨等。

Modified porous molecular sieve adsorbent and its preparation method and Application

The invention provides a modified porous molecular sieve adsorbent, a preparation method and application thereof. The modified zeolite adsorbent comprises a carrier and an active component loaded on the carrier, which comprises alkaline earth metal and/or transition metal, in which the weight ratio of the active component to the carrier is 0.01-0.5, the optimum is 0.01-0.3, and the optimum is 0.02-0.2; the carrier includes a molecular sieve with an average pore size of 0.001-2 nm. The modified molecular sieve adsorbent of the invention can adsorb ammonia at room temperature (20 30 C), has the characteristics of large adsorption capacity and long penetration time, and can well meet the practical application requirements. Furthermore, the modified molecular sieve adsorbent of the invention can be used to recover ammonia produced by agricultural sources such as aquaculture factories, and can also deal with escaping ammonia produced in industrial flue gas and SCR system of motor vehicle (diesel vehicle) exhaust gas.

【技术实现步骤摘要】
改性小孔分子筛吸附剂及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种改性小孔分子筛吸附剂及其制备方法和用途，属于氨气净化回收

技术介绍
氨气(NH3)是具有污染性和强腐蚀性的大气污染物，会对人体健康和生态环境造成极大的影响。一方面，氨气会刺激呼吸道和其他人体组织；另一方面，氨气能与大气中的NOx和SO2结合，并经过一系列化学转化形成颗粒物，引起雾霾。目前大气中氨气的人为源包含工业、农业和移动源等，其中农业源(畜禽养殖)是最大的氨排放源。此外，工业源和移动源的后处理设备中SCR装置常因还原剂氨气过量或是因催化剂中毒、老化等原因使得未反应的氨直接排放到大气中，产生氨逃逸现象。同时，NH3作为一种重要的化工原料，直接排放到大气中也意味着NH3资源严重浪费。因此，在严控其他常规污染物的同时，为了保障大气环境质量，也需要加强对氨气净化回收技术的投入。其中，在氨气净化回收技术中，吸附法是应用比较广泛的技术之一，将NH3积聚或浓集在多孔固体吸附剂表面，由此达到分离NH3的目的。该方法操作简便、去除率高，还可回收利用NH3资源，是净化回收氨气非常有前景的一种方法。目前，国内外用于氨气净化的吸附材料包括活性炭、氧化石墨烯、金属有机框架(MOFs)和沸石等。其中活性炭具有比表面积大和孔结构丰富等优点，对SO2和NH3等大多污染物都有一定吸附效果，但活性炭对氨气吸附容量有限，且加热的再生方式易使其内部孔道结构被破坏；氧化石墨烯因其独特的物理化学结构而在NH3吸附回收方面具有较大发展潜力，但受限于其昂贵的生产成本；金属有机骨架化合物(MOFs)作为一类新型的多孔骨架材料，具有结构可协调、种类多样及比表面积高等优点，但其合成条件较严格，且制备工艺复杂。而沸石则因孔道具有独特的几何结构可对小分子氨气选择性吸附，但是目前其吸附效果较差。因此，对于改进小孔分子筛作为氨气吸附剂存在着巨大的市场需求。参考文献[1]公开了一种泡沫金属/金属有机骨架复合材料的制备及氨气吸附的应用，复合材料制备过程主要包括将泡沫金属处理，用做金属有机骨架的支撑体，然后通过原位晶体生长的方法，将金属有机骨架均匀地负载到泡沫金属上，最终得到一种既有大孔结构又有微孔结构的泡沫金属金属有机骨架的复合材料。但是，该产品的制备条件较为严格，制备工艺复杂，且成本过高。参考文献[2]公开了一种除氨活性炭的制备方法，步骤包括：本专利技术提供一种除氨活性炭的制备方法，步骤包括：a、活性炭原料酸化处理后再微波活化；b、添加钴盐溶液改性。但是该方法虽然可以一种程度除去氨气，但是除氨性能依然较差，且成本较高。另外，也有用硅石对NH3进行吸附。例如：参考文献[3]公开了一种低模板笼形硅，其制备方法是对含有硅酸盐的碱性水介质进行热处理，该水介质中含有晶种和如此少量的模板，以使部分的或全部的模板可以存在于晶种内，相对于所述介质的SiO2摩尔数来说，笼形硅的模板含量低于2％(摩尔)。该低模板笼形硅可以用于吸附NH3，但是其制备方法复杂，制备条件要求较高，且成本较高。参考文献[1]：CN108499537A参考文献[2]：CN107777687A参考文献[3]：CN1075934A
技术实现思路
专利技术要解决的问题鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：活性炭对氨气吸附性能差，且加热的再生方式易使其内部孔道结构被破坏；氧化石墨烯的成分生产成本昂贵；金属有机骨架化合物(MOFs)的合成条件较严格，且制备工艺复杂等；本专利技术首先提供了一种改性分子筛吸附剂。该改性分子筛吸附剂在常温下(20-30℃)能够吸附氨气，且具有吸附容量大，穿透时间长等特点，能很好的满足实际应用要求。进一步地，本专利技术还提供了一种改性分子筛吸附剂的制备方法，其原料易于获取，制备方法简单。用于解决问题的方案[1]、一种改性分子筛吸附剂，其包括：载体；以及负载于所述载体上的活性成分，所述活性成分包括碱土金属和/或过渡金属；其中，所述活性成分与所述载体的重量比为0.01～0.5，优选为0.01～0.3，更优选0.02～0.2；所述载体包括分子筛，所述分子筛的平均孔径为0.001～2nm。[2]、根据上述[1]所述的改性分子筛吸附剂，其中，所述分子筛包括CHA型分子筛，更优选地，所述CHA型分子筛包括SSZ-13、SAPO-34和SAPO-47中的一种或两种以上的组合。[3]、根据上述[1]或[2]所述的改性分子筛吸附剂，其中，所述活性成分包括钡、铁和铜中的一种或两种以上的组合。[4]、一种改性分子筛吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：制备工序：取载体和活性成分的盐溶于水中，获得前体浆料；干燥工序：将所述前体浆料干燥，得到干燥产物；焙烧工序：对所述干燥产物进行活化焙烧，得到焙烧产物；其中，所述活性成分包括碱土金属和/或过渡金属；所述活性成分负载于所述载体上，所述活性成分与所述载体的重量比为0.01～0.5，优选为0.01～0.3，更优选0.02～0.2；所述载体包括分子筛，所述分子筛的平均孔径为0.001～2nm。[5]、根据上述[4]所述的制备方法，其中，所述干燥的温度为100～120℃，所述干燥的时间为10～14h。[6]、根据上述[4]或[5]所述的制备方法，其中，所述焙烧的温度为400～600℃，所述焙烧的时间为6～8h。[7]、根据上述[4]-[6]任一项所述的制备方法，其中，所述制备工序和所述干燥工序之间，还包括：将前体浆料中的溶剂蒸发的步骤，优选地，利用旋转蒸发仪使所述溶剂蒸发；更优选地，所述旋转蒸发仪的转速为400～600r/min，所述蒸发的温度为60～80℃，所述蒸发的时间为2～4h。[8]、一种吸附剂组合物，其包括上述[1]-[3]任一项所述的改性分子筛吸附剂或者上述[4]-[7]任一项所述的改性分子筛吸附剂的制备方法制备得到的改性分子筛吸附剂。[9]、一种根据上述[1]-[3]任一项所述的改性分子筛吸附剂或者上述[4]-[7]任一项所述的改性分子筛吸附剂的制备方法制备得到的改性分子筛吸附剂在吸附废气中的NH3的用途，优选地，所述废气包括农业源排放的含氨气的废气、工业烟气和机动车尾气；更优选地，所述改性分子筛吸附剂能够在20-30℃时吸附所述废气中的NH3。[10]、一种根据上述[1]-[3]任一项所述的改性分子筛吸附剂或者上述[4]-[7]任一项所述的改性分子筛吸附剂的制备方法制备得到的改性分子筛吸附剂用于空气净化器中的用途。专利技术的效果通过上述技术方案的实施，本专利技术能够获得如下的技术效果：本专利技术的改性分子筛吸附剂在常温下(20-30℃)能够吸附氨气，且具有吸附容量大，穿透时间长等特点，能很好的满足实际应用要求。进一步地，本专利技术的改性分子筛吸附剂可用于回收养殖业厂房等农业源所产生的氨气，还可处理工业烟气和机动车(柴油车)尾气SCR系统中产生的逃逸氨等。进一步地，本专利技术的改性分子筛吸附剂的制备方法操作简单，原料易于获取，适宜大批量生产。附图说明图1为制备的实施例1-3的改性分子筛吸附剂和对比例1-4的改性分子筛吸附剂在干燥条件下吸附氨气的穿透曲线图。图2为制备的实施例2、4-7和对比例2的改性分子筛吸附剂在干燥条件下吸附氨气的穿透曲线图。图3为制备的实施例3、8和对比例2的改性分子筛吸附剂在干燥条件下吸附氨气的穿透曲线图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性分子筛吸附剂，其特征在于，包括：载体；以及负载于所述载体上的活性成分，所述活性成分包括碱土金属和/或过渡金属；其中，所述活性成分与所述载体的重量比为0.01～0.5，优选为0.01～0.3，更优选0.02～0.2；所述载体包括分子筛，所述分子筛的平均孔径为0.001～2nm。

【技术特征摘要】
1.一种改性分子筛吸附剂，其特征在于，包括：载体；以及负载于所述载体上的活性成分，所述活性成分包括碱土金属和/或过渡金属；其中，所述活性成分与所述载体的重量比为0.01～0.5，优选为0.01～0.3，更优选0.02～0.2；所述载体包括分子筛，所述分子筛的平均孔径为0.001～2nm。2.根据权利要求1所述的改性分子筛吸附剂，其特征在于，所述分子筛包括CHA型分子筛，更优选地，所述CHA型分子筛包括SSZ-13、SAPO-34和SAPO-47中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1或2所述的改性分子筛吸附剂，其特征在于，所述活性成分包括钡、铁和铜中的一种或两种以上的组合。4.一种改性分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备工序：取载体和活性成分的盐溶于水中，获得前体浆料；干燥工序：将所述前体浆料干燥，得到干燥产物；焙烧工序：对所述干燥产物进行活化焙烧，得到焙烧产物；其中，所述活性成分包括碱土金属和/或过渡金属；所述活性成分负载于所述载体上，所述活性成分与所述载体的重量比为0.01～0.5，优选为0.01～0.3，更优选0.02～0.2；所述载体包括分子筛，所述分子筛的平均孔径为0.001～2nm。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊华，郭晶晶，刘帅，甘丽娜，王驰中，陈建军，彭悦，郝吉明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11