一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种能够有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，属于分子筛制备技术领域。该方法涉及沸石分子筛胶体，沸石分子筛粗产品和改性沸石分子筛最终产品的三个步骤的制备过程。通过本发明专利技术合成的改性沸石分子筛产品对挥发性有机气体的吸附能力强，在挥发性有机气体变压和变温装置中使用寿命长，气体分离效果符合最新工业要求。

Method for preparing zeolite molecular sieve adsorbent capable of effectively separating volatile organic gas

The invention relates to a preparation method of a zeolite molecular sieve adsorbent capable of effectively separating volatile organic gas, belonging to the technical field of molecular sieve preparation. The method involves the preparation process of three steps of zeolite, molecular sieve, colloid, zeolite, crude product and modified zeolite molecular sieve final product. The adsorption capacity of the synthesized modified zeolite molecular sieve product of volatile organic gases, volatile organic gas pressure and temperature changing device in long service life, the gas separation effect is in line with the latest industry requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法
本专利技术涉及一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，属于分子筛制备

技术介绍
吸附剂对于变压或者变温吸附装置处理挥发性有机物的效果起着重要作用。吸附剂首先需要有好的吸附能力，为吸附挥发性有机物提供足够大的表面积或者微孔体积。同时，吸附剂需要为挥发性有机物提供好的传输通道，使其能在短时间内快速的被吸附。如果吸附剂只具备好的吸附能力而没有良好的传输通道，挥发性有机气体就需要在吸附柱内停留更长的时间，损害混合气体的分离净化效果，增加了吸附剂的用量和成本。此外，好的吸附剂还需要良好的机械特性，耐高温耐压力，不易碾碎。针对气体分离的吸附剂种类有很多，包括氧化铝，硅胶，活性碳，沸石，高分子聚合物等。各类吸附剂都有各自的特点和用途范围：氧化铝：容易吸附极性分子，比如水分子，用于去除混合气体内的水蒸气。硅胶：由硅酸胶体溶液凝结而成，生成的牛奶白色的玻璃状硬物质。有亲水性，用于各种气体干燥和油气分离。常用硅胶的孔径半径在1纳米到12纳米范围内，对于表面积特别大的硅胶，其孔径半径会大大减小，有的小至10埃。活性炭：将煤，木头，果壳，树皮等高温加热后去掉其挥发性组分后制作而成。活性炭的孔径大小不均，通常呈现三峰或者双峰的大小分布，大孔径对吸附时的毛细凝聚基本不起作用，只为小孔径的毛细凝聚吸附物提供传输通道。由于活性炭的制造原料和生产工艺不同，其结构中通常会带有各类的含氧功能团，对吸附作用有影响。沸石：空隙尺寸大小均匀的晶体结构，含有铝元素和硅元素。沸石不同的晶体结构是由含有的铝元素和硅元素的不同比例决定的。天然的沸石是亲水的，对极性分子有吸附作用。为了使沸石也能吸附非极性分子，会人为的对天然沸石晶体结构进行改造，让合成沸石孔径对非极性分子也有分散力作用。沸石分子筛在气体分离领域有广泛用途，分子式为Ma[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O，其中M代表阳离子，包括Ca，Na，K，Mg等。通常情况下，沸石分子筛中的硅铝比为1-5：1，水分子比重为0.2-0.5。由于不同的元素构成和晶体结构排列，沸石分子筛一般可以分为三种类型：X型，Y型和A型。X型沸石每个单位晶体包含77-96个铝离子，Y型则包含48-76个铝离子。X型和Y型的共同点是，每个单位晶体都是四面体，并且两者的铝硅骨架都是和天然的八面体沸石相同。A型沸石分子筛也是八面体结构，包含24个（Si，Al）O4四面体，12个铝，12个硅。传统制备沸石分子筛存在晶化时间长和生产成本高等缺陷，合成的产物对挥发性有机气体的吸附容量和选择性低，达不到工业要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，能够有效吸附挥发性有机气体，运用于处理挥发性有机气体的变压吸附或者变温吸附装置。本专利技术的技术方案，一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，步骤为：（1）沸石分子筛胶体的制备：将铝硅源、氢氧化物和水充分混合，合成反应形成胶体；（2）沸石分子筛粗产品的制备：取所得胶体运用热液结晶，对制得的晶体进行固液分离后，去离子水洗涤，通风干燥，得到沸石分子筛粗产品；（3）改性沸石分子筛产品的制备：将硅酸甲脂溶液和环己烷溶液混合后，取热液结晶法得到的沸石分子筛晶体转移到此混合溶剂中，加热反应得到产物；随后将产物洗涤过滤，煅烧，制得有效分离挥发性有机气体的改性沸石分子筛产品；或将沸石分子筛晶体通入硅酸甲脂气体，接触持续反应；将所得产品经过煅烧后，最终制得有效分离挥发性有机气体的吸附剂。步骤（1）所述铝硅源、氢氧化物和水具体原料中有效成分具体摩尔比如下：Si/Al=1.2-1.8，Na2O/SiO2=1-1.5，H2O/SiO2=18-48，三者在25-100℃充分混合反应后得到胶体。步骤（2）中将步骤（1）所得胶体采用热结晶法在25-200℃下结晶1-2d，完成反应，去离子水洗涤，通风干燥，得到沸石分子筛粗产品。步骤（1）所述铝源具体为铝酸钠、氢氧化铝、三氧化铝、硫酸铝、硝酸铝、铝醇盐中的一种；所述硅源具体为硅酸钠，无定型氧化硅或原硅酸四烷基酯中的一种；所述氢氧化物具体为带有氢氧根离子的化合物。步骤（1）中还包括模板剂，具体为醇胺、硅烷化聚合物或烷基羟化胺。步骤（1）中所述模板剂包括氢氧根离子时，能够取代原料氢氧化物的添加。步骤（2）中将硅酸甲脂溶于环己烷溶液，得到浓度为0.8-1.5mol/L的硅酸甲脂/环己烷溶液，随后取步骤（2）热液结晶法得到的沸石分子筛晶体转移到此混合溶剂中，使得溶液：晶体体积质量比为4-7mL：6g，在120-150℃下恒温加热6h；随后将产物洗涤过滤，在600℃煅烧2-3h，最终得到有效分离挥发性有机气体的吸附剂。步骤（2）中将沸石分子筛晶体通入400-500℃的硅酸甲脂气体，气体通入的速率为50-65mL/min，接触反应时间为2-5h，再将生产的产品在600℃煅烧2-3h，最终得到，最终得到有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂。本专利技术的有益效果：通过本专利技术合成的有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂吸附能力强，在挥发性有机气体变压和变温装置中使用寿命长，气体分离效果符合工业要求。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1在容器中，在40℃的搅拌状态下将铝酸钠12g，氧化硅16g和聚乙烯醇1.5g加入10%浓度氢氧化钠溶液185mL，搅拌40分钟，保持摩尔比Si/Al=1.8，H2O/SiO2=39，Na2O/SiO2=1。再将生成的产物移入350mL反应釜中，升温至80℃蒸馏6小时结晶。取出晶体产物用去离子水洗涤直到pH接近中性，120℃烘干得到沸石分子筛晶体。取上述粗产品18g，浸入15mL，1mol/L的硅酸甲脂的环己烷溶液，于120℃恒温烘箱加热6小时。将取出的产品洗涤过滤后，在600℃煅烧3小时，制得最终产品。实施例2在容器中加入硫酸铝285g，硅球120g和4.5g氢氧化四乙基铵和10%浓度的氢氧化钠溶液混合，所述铝硅源、氢氧化物和水具体原料中有效成分具体摩尔比如下：Si/Al=1.2，Na2O/SiO2=1.5，H2O/SiO2=20，在常温下搅拌混合物1小时。将搅拌后的混合溶液转移到3500mL反应釜中，加热至150℃，搅拌24小时得到晶体。固液分离出晶体产物，用去离子水洗涤直到pH=6-7，120℃烘干得到沸石分子筛晶体。取上述粗产品180g，浸入150mL，1mol/L的硅酸甲脂的环己烷溶液，于120℃恒温烘箱加热6小时。将取出的产品洗涤过滤后，在600℃煅烧3小时，制得最终产品。实施例3在50℃搅拌状态下将一定量的聚乙二醇和氢氧化铝加入70g含量为40%的碱性硅溶胶，再加入20.2g氢氧化钾和1200mL去离子水，所述铝硅源、氢氧化物和水具体原料中有效成分具体摩尔比如下：Si/Al=1.2，K2O/SiO2=1.2，H2O/SiO2=45,不断搅拌混合物水溶液70分钟。再将生成的混合溶液移入3500mL反应釜中，升温至100℃蒸馏6小时结晶。取出晶体产物用去离子水洗涤直到pH接近中性，120℃烘干得到沸石分子筛晶体。取上述粗产品60g，浸入50mL，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，其特征是步骤为：（1）沸石分子筛胶体的制备：将铝硅源、氢氧化物和水充分混合，合成反应形成胶体；（2）沸石分子筛粗产品的制备：取步骤（1）反应所得胶体运用热液结晶，对制得的晶体进行固液分离后，去离子水洗涤，通风干燥，得到沸石分子筛粗产品；（3）改性沸石分子筛产品的制备：将硅酸甲脂溶液和环己烷溶液混合后，取步骤（2）热液结晶法得到的沸石分子筛晶体转移到此混合溶剂中，加热反应得到产物；随后将产物洗涤过滤，煅烧，制得有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂；或将沸石分子筛晶体通入硅酸甲脂气体，接触持续反应；将所得产品经过煅烧后，最终制得有效分离挥发性有机气体的吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，其特征是步骤为：（1）沸石分子筛胶体的制备：将铝硅源、氢氧化物和水充分混合，合成反应形成胶体；（2）沸石分子筛粗产品的制备：取步骤（1）反应所得胶体运用热液结晶，对制得的晶体进行固液分离后，去离子水洗涤，通风干燥，得到沸石分子筛粗产品；（3）改性沸石分子筛产品的制备：将硅酸甲脂溶液和环己烷溶液混合后，取步骤（2）热液结晶法得到的沸石分子筛晶体转移到此混合溶剂中，加热反应得到产物；随后将产物洗涤过滤，煅烧，制得有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂；或将沸石分子筛晶体通入硅酸甲脂气体，接触持续反应；将所得产品经过煅烧后，最终制得有效分离挥发性有机气体的吸附剂。2.如权利要求1所述有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，其特征是：步骤（1）所述铝硅源、氢氧化物和水具体原料中有效成分具体摩尔比如下：Si/Al=1.2-1.8，Na2O/SiO2=1-1.5，H2O/SiO2=18-48，三者在25-100℃充分混合反应后得到胶体。3.如权利要求1所述有效分离挥发性有机气体的沸石分子筛吸附剂的制备方法，其特征是：步骤（2）中将步骤（1）所得胶体采用热结晶法在25-200℃下结晶1-2d，完成反应，去离子水洗涤，通风干燥，得到沸石分子筛粗产品。4.如权利要求1所述有效分离挥发性有机气体的吸附剂，其特征是：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：董悦丹，董均明，
申请(专利权)人：东海岸环境科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32