一种氨基多孔二氧化碳吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氨基多孔二氧化碳吸附剂及其制备方法。该氨基多孔二氧化碳吸附剂是使用四乙烯五胺对合成的ZSM‑5型沸石进行浸渍改性所得到的氨基功能化材料。制备方法中，将正硅酸乙酯、异丙醇铝、四丙基氢氧化铵、氯化钠和去离子水按比例混合、搅拌；将混合液放入烘箱中进行除醇；再将除醇后的混合液放入聚四氟乙烯反应釜中，晶化、洗涤、过滤和干燥后得到ZSM‑5型沸石；将ZSM‑5型沸石与四乙烯五胺的乙醇溶液按质量比混合、搅拌；最后将混合液充分干燥后得到氨基多孔二氧化碳吸附剂。本发明专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂及其制备方法，在60℃‑80℃范围内对二氧化碳的吸附效率高、选择吸附性好。

Amino porous carbon dioxide adsorbent and preparation method thereof

The invention relates to an amino porous carbon dioxide adsorbent and a preparation method thereof. The amino porous carbon dioxide adsorbent is the use of four ethylene five amine on the synthesis of ZSM zeolite by impregnation 5 modified amino functionalized materials obtained. The preparation method of the ethyl silicate, aluminum isopropoxide, four propyl ammonium hydroxide, sodium chloride and deionized water by mixing, stirring; the mixture is put into an oven for removing alcohol; then removing mixed liquid after alcohol into polytetrafluoroethylene autoclave, crystallization, washing, filtering and drying to obtain ZSM 5 zeolite; the ZSM ethanol solution 5 zeolite and four ethylene amine five with the ratio of mixing and stirring; finally the mixture is dried to obtain the full amino porous carbon dioxide adsorbent. The invention of the amino porous carbon dioxide adsorbent and a preparation method thereof, in the temperature range of 60 DEG C 80 adsorption efficiency of carbon dioxide, choose good adsorption.

【技术实现步骤摘要】
一种氨基多孔二氧化碳吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及环保
，尤其涉及一种氨基多孔二氧化碳吸附剂及其制备方法。
技术介绍
二氧化碳是大气中的一种主要的温室气体，随着世界经济的飞速发展，其工业排放量逐年增长。目前的工业生产中，能源消耗以化石燃烧为主，尤其是锅炉中煤炭的燃烧，通过烟道向大气中排放大量二氧化碳。为了减缓全球气候变暖等一系列环境问题，需要对工业烟气中的二氧化碳进行分离和捕获，以达到减少温室气体排放的目的。目前在分离工业烟气中二氧化碳的众多技术中，吸收分离法与吸附分离法较为成熟。吸收分离法最普遍的是使用胺基溶剂，如一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺和二异丙醇胺，该方法需要大量的能量消耗，而且使用的胺基溶剂容易腐蚀设备。吸附分离法最普遍的是使用常规的物理吸附剂，如活性炭和沸石吸附，其技术更加节能，并有效避免了设备腐蚀问题。沸石对极性分子(如二氧化碳)具有高的亲和力，因此沸石被认为是较为适合吸附二氧化碳的固体吸附剂。但针对工业烟气温度较高和二氧化碳分压较低的特点，其固有的孔结构和物理吸附的性质不能满足在该工业环境下的应用。因此，亟需专利技术一种可以在工业烟气温度下，仍然具有较强的吸附性能，并且有较高的二氧化碳选择吸附性的二氧化碳吸附剂。ZSM-5型沸石具有更薄的孔壁，更丰富的孔结构。将氨基引入ZSM-5型沸石中可以提高其在较高温度下的吸附性能，并提高其二氧化碳选择吸附性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种能够在工业烟气温度下，具有高吸附效率和较高二氧化碳选择吸附性的氨基多孔二氧化碳吸附剂及其制备方法，以解决现有技术的二氧化碳吸附剂在此温度范围内吸附效率低的问题。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种氨基多孔二氧化碳吸附剂，该氨基多孔二氧化碳吸附剂是使用四乙烯五胺对合成的ZSM-5型沸石进行浸渍改性所得到的氨基功能化吸附材料。根据本专利技术，使用四乙烯五胺的乙醇溶液对合成的ZSM-5型沸石进行浸渍改性。根据本专利技术，氨基多孔二氧化碳吸附剂在温度60℃-80℃吸附，在温度100℃-120℃脱附再生。本专利技术提供一种氨基多孔二氧化碳吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤：S1：将ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的乙醇溶液按一定质量比混合，搅拌0.5-3小时；S2：将S1制得的混合液放入烘箱中，充分干燥后得到氨基多孔二氧化碳吸附剂。根据本专利技术，在S1之前，还包括以下步骤：S11：将正硅酸乙酯、异丙醇铝、四丙基氢氧化铵、氯化钠和去离子水按比例充分混合，在室温下搅拌；S12：将S11制得的混合液放入烘箱中进行除醇；S13：将S12的混合液放入聚四氟乙烯反应釜中，在165℃下晶化，然后反复洗涤，过滤和干燥后得到ZSM-5型沸石。根据本专利技术，S1中的ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的质量比为1：0.3-0.9。根据本专利技术，S2中烘箱的温度为40-80℃。根据本专利技术，S11中的正硅酸乙酯、异丙醇铝、四丙基氢氧化铵、氯化钠和去离子水的摩尔比为25-1000：1：9：1：300-600；S11中搅拌的时间为6-24小时。根据本专利技术，S12中除醇的温度为60-80℃，时间为1-4小时。根据本专利技术，S13中晶化的时间为12-72小时。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：四乙烯五胺作为ZSM-5型沸石的氨基功能化改性的物质，成本低、毒性低、二氧化碳吸附能力高，其较高密度的氨基和较少粘性的性质，提供了更多的用于相互作用的反应位点。本专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂，充分发挥了ZSM-5型沸石的孔结构体系优势，在其氨基功能化改性后提高了在60℃-80℃范围内对二氧化碳的吸附效率和选择吸附性，并且，该吸附剂在100℃-120℃脱附再生，再生过程能耗小，再生性能好。本专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂的制备方法，原料成本低、工艺简单易行，所制得的氨基多孔二氧化碳吸附剂在60℃-80℃范围内对二氧化碳吸附能力较强，此温度区间为燃煤锅炉的烟气经脱硫工艺后的排烟温度范围，因此无需对烟气进行降温处理，减少了脱碳设备改造的成本。附图说明图1为本专利技术实施例一中ZT5的吸附动力学曲线；图2为本专利技术实施例二中ZT7的吸附动力学曲线；图3为本专利技术实施例中的ZT5和ZT7的X射线衍射分析(XRD)谱图；图4为本专利技术实施例中的ZT5和ZT7的傅里叶红外光谱分析(FT-IR)谱图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。首先将正硅酸乙脂、异丙醇铝、四丙基氢氧化铵、氯化钠和去离子水按摩尔比为25-1000：1：9：1：300-600充分混合，在室温下搅拌6-24小时后，放入60℃-80℃的烘箱中除醇1-4小时。然后将该混合液放入聚四氟乙烯反应釜中，在165℃下晶化12-72小时，然后反复洗涤，过滤和干燥后得到固体粉末，即ZSM-5型沸石。再将ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的乙醇溶液混合后搅拌0.5-3小时，ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的质量比为1：0.3-0.9。最后将得到的混合液放入温度为40℃-80℃的烘箱中，充分干燥后得到所需的吸附剂。进一步，本专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂不仅可以用于气体中二氧化碳的吸附分离，也可以作为其他更广泛领域的吸附剂，例如对液体中重金属离子和染料等污染物的吸附，但相比之下，对于气体中的二氧化碳的吸附分离作用更好。进一步，本专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂在100℃以下都可以进行对二氧化碳的吸附分离，但本专利技术特别是针对燃煤锅炉中烟气的二氧化碳的吸收具有更好的效果，燃煤锅炉中的烟气经脱硫工艺后的排烟温度范围为60℃-80℃左右，经过实验得出，本专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂在温度为60℃-80℃时的吸附效果最好。进一步，本专利技术的氨基多孔二氧化碳吸附剂在100℃-120℃下脱附再生，再生过程能耗小，再生性能好。实施例一首先将26.04g的正硅酸乙脂、1.02g的异丙醇铝、36.61g的四丙基氢氧化铵(25wt％水溶液)和0.29g氯化钠充分混合，在室温下搅拌12小时后，放入80℃的烘箱中除醇2小时。然后将该混合液放入聚四氟乙烯反应釜中，在165℃下晶化24小时，然后反复洗涤，过滤和干燥后得到ZSM-5型沸石。再将制得的ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的乙醇溶液混合后搅拌1小时，ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的质量比为1：0.5。最后将得到的混合液放入温度为80℃的烘箱中，充分干燥后得到所需的吸附剂。按上述ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的比例定义该吸附剂名称为ZT5。实施例二首先将104.16g的正硅酸乙脂、1.02g的异丙醇铝、36.61g的四丙基氢氧化铵(25wt％水溶液)和0.29g氯化钠充分混合，在室温下搅拌24小时后，放入60℃的烘箱中除醇4小时。然后将该混合液放入聚四氟乙烯反应釜中，在165℃下晶化72小时，然后反复洗涤，过滤和干燥后得到ZSM-5型沸石。再将ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的乙醇溶液混合后搅拌1小时，ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的质量比为1：0.7。最后将得到的混合液放入温度为50℃的烘箱中，充分干燥后得到所需的吸附剂。按上述ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的比例定义该吸附剂名称为ZT7。图1的吸附动力学曲线由热重分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基多孔二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述氨基多孔二氧化碳吸附剂是使用四乙烯五胺对合成的ZSM‑5型沸石进行浸渍改性所得到的氨基功能化吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种氨基多孔二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述氨基多孔二氧化碳吸附剂是使用四乙烯五胺对合成的ZSM-5型沸石进行浸渍改性所得到的氨基功能化吸附材料。2.如权利要求1所述的氨基多孔二氧化碳吸附剂，其特征在于：使用所述四乙烯五胺的乙醇溶液对所述合成的ZSM-5型沸石进行浸渍改性。3.如权利要求1所述的氨基多孔二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述氨基多孔二氧化碳吸附剂在温度60℃-80℃吸附，在温度100℃-120℃脱附再生。4.一种氨基多孔二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：将ZSM-5型沸石与四乙烯五胺的乙醇溶液按一定质量比混合，搅拌0.5-3小时；S2：将所述S1制得的混合液放入烘箱中，充分干燥后得到所述氨基多孔二氧化碳吸附剂。5.如权利要求4所述的氨基多孔二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，在所述S1之前，还包括以下步骤：S11：将正硅酸乙酯、异丙醇铝、四丙基氢氧化铵、氯化钠和去离子水按比例充分混合，在室温下搅拌；S12：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜涛，王义松，刘丽影，宋延丽，房鑫，张斌，未艺超，周立峰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21