一种高性能沸石复合吸附材料及其制备方法和应用技术

一种高性能沸石复合吸附材料及其制备方法和应用，该复合材料由沸石、木浆纤维、特种纤维、非水溶性阻燃剂及胶黏剂制成。本发明专利技术制备的复合吸附材料添加了沸石、特种纤维和非水溶性阻燃剂等多种组分，具有阻燃性高、疏水性好、热稳定性好、化学稳定性好、孔隙结构发达、比表面积大、机械强度高、不易粉化、气体通道可调控等特性，特别适用于各类VOCs废气的吸附净化处理。本发明专利技术原料来源广泛，工艺过程简单，可自由地加工成不同形态的纤维制品(毡、带、布等)，在固定床吸附和转轮吸附应用中具有吸附能力强、可原位再生和循环使用、吸/脱附速率快、压降小等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能沸石复合吸附材料及其制备方法和应用
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种高性能沸石复合吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
VOCs(挥发性有机物)一般指常压状态下沸点在50-260℃之间，室温下饱和蒸汽压超过134Pa，且具有很强挥发性的有机化合物。吸附法具有处理效率高、操作简单、运行稳定等优势，被广泛应用于处理各类VOCs气体。吸附法常用的吸附剂是活性炭和沸石。活性炭孔穴丰富，比表面积大，具有较好的广谱适用性；沸石晶体结构均一，孔洞直径具有“分子筛分”作用，具有一定的选择吸附性。与活性炭相比，沸石具有不燃、安全性好、可高温脱附、再生效率高等优点。近年来，蜂窝沸石被广泛应用于各类VOCs气体的处理，净化效率高达98％以上。蜂窝沸石由于其独特的蜂窝状结构，空气动力学性能好，开孔率高，床层压降小，吸附脱附速率快，但是其存在机械强度低、易粉化等缺点。蜂窝沸石的制造方法主要有挤压法和浸渍法，如专利CN101905145A公开了一种分子筛蜂窝材料及其制备方法，其采用挤压法制造工艺简单，但是分子筛的晶格在高强度的挤压下容易破坏，从而失去吸附能力；而浸渍法制备程序复杂，成本昂贵，且沸石与载体表面结合力不强，容易出现分子筛剥落导致吸附效率降低。专利文献CN102389773A公开了一种吸附挥发性有机物的分子筛蜂窝体的制造方法，该工艺解决了分子筛吸附能力降低和分子筛易剥落问题，但是该材料需要通过650-700℃的高温焚烧，过程复杂、能耗较高。因此，需要进一步优化沸石材料制备方法。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种高性能沸石复合吸附材料，兼具了特种纤维和沸石的优点，具有阻燃性高、疏水性好、热稳定性好、化学稳定性好、孔隙结构发达、比表面积大、机械强度高、不易粉化、气体通道可调控等特性。本专利技术的另一目的是提供一种上述高性能沸石复合吸附材料的制备方法。本专利技术还有一目的是提供一种上述高性能沸石复合吸附材料的应用。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高性能沸石复合吸附材料，制备原料含有沸石组分、特种纤维组分和非水溶性阻燃剂组分。所述的高性能沸石复合吸附材料，粉末状沸石的重量百分比为45～75％，特种纤维的重量百分比为1～15％。所述的高性能沸石复合吸附材料，由以下重量百分比的成分组成：粉末状沸石45～75％，木浆纤维10～30％，特种纤维1～15％，非水溶性阻燃剂1～15％，胶黏剂2～15％，各组分之和为100％。所述胶黏剂为聚乙烯醇、淀粉、壳聚糖的一种或多种。所述木浆纤维为针叶木浆和阔叶木浆中的一种或多种。所述非水溶性阻燃剂是磷酸三聚氰胺、磷酸铝、磷酸镁、偏磷酸铝、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或多种。所述沸石为疏水性分子筛的一种或多种，沸石的粒径为100目-600目。所述的高性能沸石复合吸附材料的制备方法，包括以下步骤：a)将打浆度30-70°SR的木浆纤维、粉末状沸石、胶黏剂与特种纤维按配比加水进行均匀混合，混合物料浓度为0.05-0.5％；b)将混合物料放入带有过滤网的成型机上滤水成平面状材料，然后烘干定型。c)将平面状材料在高温状态下加工成瓦楞状，然后将平面状和瓦楞状材料通过胶黏剂粘贴制成单面瓦楞材料。所述特种纤维的直径在5-100μm，长度为3-15mm，同时具有永久阻燃性和绿色环保性能，优选玄武岩纤维、凯夫拉纤维等。。所述的高性能沸石复合吸附材料在VOCs废气的吸附净化处理中的应用。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的高性能沸石复合吸附材料兼具了特种纤维和沸石的优点，具有阻燃性高、疏水性好、热稳定性好、化学稳定性好、孔隙结构发达、比表面积大、机械强度高、不易粉化、气体通道可调控等特性，特别适用于各类VOCs废气的吸附净化处理。由于复合吸附材料特征尺寸小，VOCs气体扩散速度快，因而吸/脱附速率快；将单面瓦楞状材料叠加在一起形成蜂窝状吸附材料，具有较低的气体阻力，大大降低了运行成本。本专利技术原料来源广泛，工艺过程简单，可自由地加工成不同形态的纤维制品(毡、带、布等)，在固定床吸附和转轮吸附应用中具有吸附能力强、可原位再生和循环使用、吸/脱附速率快、压降小等优点。附图说明图1复合材料扫描电镜图；图2是蜂窝状复合吸附材料的结构示意图；图3是吸附脱附实验装置图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。以下实施例中，所使用的特种纤维为玄武岩纤维，来自于江苏康达夫新材料科技有限公司，该产品具有高强度、永久阻燃性、短期耐温在1000℃以上，可长期在760℃温度环境下使用。实施例1称取2.3g打浆度为70°SR木浆纤维，10g粉末沸石，0.8g特种纤维(直径5μm、长度6mm)，1g聚乙烯醇，1.1g磷酸三聚氰胺，33.3kg水，各组分混合后用搅拌器进行分散30分钟。将分散均匀后的混合物料放入滤水机上滤水成型并烘干，采用扫描电镜对其进行表征，如图1所示，由图1可以看出，木浆纤维呈致密的连续结构，特种纤维杂乱无序地交织在一起并形成骨架，沸石固定在骨架的大空隙里，这种结构有助于沸石分散，进而有利于吸附质的扩散传质。采用上述相同配方和工艺制备出对比产品，对比1采用聚酯纤维替代特种纤维，对比2采用玻璃纤维替代特种纤维。对各产品的物化性能进行检测。材料的抗张强度采用微电脑抗张强度测试仪测试，材料的层间结合力采用微电脑层间结合强度测试仪进行测试，材料的燃烧性能采用水平垂直燃烧测试仪进行测试(执行美国UL94标准)，材料的比表面积采用高性能比表面及微孔经分析仪进行测试。表1产品物化性能对比从表1的性能结果可以看出，特种纤维代替以往的聚酯纤维或玻璃纤维，可以大幅度提高材料的机械强度(抗张强度和层间结合力)、阻燃性能，且其对高性能沸石复合吸附材料的比表面积影响相对较小。实施例2称取1.5g打浆度为40°SR木浆纤维，0.15g特种纤维(直径5μm、长度6mm)，1.5g壳聚糖，11.25g粉末沸石，0.3磷酸铝，0.3g磷酸镁，33.3kg水，各组分混合后用搅拌器进行分散30分钟。将分散均匀后的混合物料放入滤水机上滤水成型并烘干。实施例3称取2.4g打浆度为50°SR木浆纤维，0.75g特种纤维(直径10μm、长度10mm)，0.9g淀粉，9.9g粉末沸石，0.55g磷酸铝，0.5g磷酸镁，3.34kg水，各组分混合后用搅拌器进行分散15分钟。将分散均匀后的混合物料放入滤水机上滤水成型并烘干。实施例4称取3.3g打浆度为60°SR木浆纤维，1.2g特种纤维(直径15μm、长度15mm)，2.25g聚乙烯醇，6.75g粉末沸石，1.0g氢氧化铝，0.5g氢氧化镁，16.7kg水，各组分混合后用搅拌器进行分散45分钟。将分散均匀后的混合物料放入滤水机上滤水成型并烘干。实施例5称取2.7g打浆度为30°SR木浆纤维，2.25g特种纤维(直径100μm、长度10mm)，0.3g淀粉，8.7g粉末沸石，1.05g偏磷酸铝，20kg水，各组分混合后用搅拌器进行分散60分钟。将分散均匀后的混合物料放入滤水机上滤水成型并烘干。实施例6称取4.5g打浆度为75°SR木浆纤维，1.35g特种纤维(直径10μm、长度8mm)，0.75g壳聚糖，6.15g粉末沸石，2.25g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，制备原料含有沸石组分、特种纤维组分、非水溶性阻燃剂组分。

【技术特征摘要】
1.一种高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，制备原料含有沸石组分、特种纤维组分、非水溶性阻燃剂组分。2.根据权利要求1所述的高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，粉末状沸石的重量百分比为45～75％，特种纤维的重量百分比为1～15％。3.根据权利要求1或2所述的高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：粉末状沸石45～75％，木浆纤维10～30％，特种纤维1～15％，非水溶性阻燃剂4～15％，胶黏剂2～15％，各组分之和为100％。4.根据权利要求3所述的高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，所述胶黏剂为聚乙烯醇、淀粉、壳聚糖的一种或多种。5.根据权利要求3所述的高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，所述木浆纤维为针叶木浆和阔叶木浆中的一种或多种。6.根据权利要求3所述的高性能沸石复合吸附材料，其特征在于，所述非水溶性阻燃剂是磷酸三聚氰胺、磷酸铝、磷酸镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东辉，付博，周乔，焦亮，田彩霞，曲凡玉，张涛，戴荪，左宋林，乔维川，张磊，李兴民，
申请(专利权)人：江苏瑞达环保科技有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32