一种改性蒙脱土-沸石复合吸附材料及其制备方法和应用技术

一种改性蒙脱土‑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、改性蒙脱土、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中添加了高强度特种纤维、改性蒙脱土和沸石，具有疏水性好、阻燃性高、机械强度高、热稳定性好、化学稳定性好、孔隙结构独特、比表面积大和不易粉化等特性，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，可加工成毡、带、布等形态的制品，在固定床吸附和转轮吸附应用中具有吸/脱附速率快、吸附能力强、可循环使用、再生程度高和压降小等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种改性蒙脱土-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
，具体涉及一种改性蒙脱土-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，且具有很强的挥发性的有机化合物。对于低浓度、大风量VOCs废气的治理，主要技术有吸附法和生物法，当风量大于10000m3/h时，若采用生物法处理VOCs时，存在着设施体积庞大、占地面大、系统压降大和投资高等问题，所以对低浓度、大风量的工业VOCs废气，采用吸附法进行处理，具有高效、节能、环保等优势，在工程中得到了大范围推广。吸附法的关键是吸附剂，常用的吸附剂主要有活性炭和沸石。活性炭孔穴丰富、比表面积大、吸附能力强、具有较好的广谱适用性，但其阻燃性差（易发生火灾）、再生困难，导致使用范围受到限制。与活性炭相比，沸石是不可燃物质，可耐受高温至1000℃，可用于高温吸附，具有再生效率高、安全性高等优势，近年来也被广泛应用于各类VOCs气体的处理，但蜂窝沸石存在机械强度低、易粉化和孔径单一等缺点。蒙脱土是膨润土的主要成分，是一种层状硅酸盐，作为VOCs吸附剂有以下优点：（1）储量大，价格低廉；（2）改性蒙脱土疏水性好、比表面积大；（3）不燃且孔隙结构丰富，在VOCs废气处理方面具有广阔的使用空间。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种改性蒙脱土-沸石复合吸附材料及其制备方法，兼具了特种纤维、沸石和改性蒙脱土的优点，具有阻燃性高、疏水性好、热稳定性好、化学稳定性好、孔隙结构独特、比表面积大、机械强度高、不易粉化、气体通道可调控、应用范围广等特性，特别适用于各类VOCs废气的吸附净化处理。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：一种改性蒙脱土-沸石复合吸附材料，制备原料含有改性蒙脱土组分、特种纤维组分和沸石组分。所述改性蒙脱土-沸石复合吸附材料由以下重量百分比的成分组成：改性蒙脱土11.8-53.3%，木浆纤维14.2-47.4%，特种纤维3.5-17.8%，沸石15.8-53.3%，阻燃剂4.7-9.5%，胶黏剂4.7-17.8%，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。所述沸石包括ZSM-5型沸石、Y型沸石、高硅沸石β、M-13X型沸石、MCM-41型沸石中的一种或多种，疏水型沸石的比表面积＞225m2/g、硅铝质量比＞100。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。所述改性蒙脱土-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、特种纤维、改性蒙脱土、粉末状沸石、胶黏剂与非水溶性阻燃剂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，并具有永久阻燃性。所述特种纤维选自玄武岩纤维、凯夫拉纤维。所述改性蒙脱土是有机季铵盐改性蒙脱土、氨基酸改性蒙脱土、有机酸改性蒙脱土中的一种或多种。所述改性蒙脱土-沸石复合吸附材料应用在VOCs废气的吸附净化处理。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的改性蒙脱土-沸石复合吸附材料兼具了特种纤维、沸石和改性蒙脱土的优点，具有阻燃性高、疏水性好、热稳定性好、化学稳定性好、孔隙结构独特、比表面积大、机械强度高、不易粉化、气体通道可调控、应用范围广等特性，特别适用于各类VOCs废气的吸附净化处理。由于高性能沸石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。且原料来源广泛，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是复合吸附材料的电镜图；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2.2g打浆度为62°SR木浆纤维，0.8g特种纤维（直径5μm、长度6mm），1.0g聚乙烯醇，8.5g粉末沸石，1.5g改性蒙脱土，1g氢氧化镁，20kg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，沸石和改性蒙脱土固定在骨架的大空隙里，这种结构有助于沸石和改性蒙脱土分散，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两个对比产品，分别为对比产品2和对比产品3，其中对比产品2采用聚酯纤维替代特种纤维，对比3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阻燃比表面及微孔经分析仪进行测试。表1产品物化性能对比产品1对比产品2对比产品3抗张强度（N/m）162011031371层间结合力（J/m2）13692106阻燃等级（垂直燃烧性）94V0无阻燃性94V1比表面积（m2/g）609564551热分解温度（℃）319261267从表1实施例1和对比例产品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）、热稳定性和阻燃性能，且其对复合吸附材料的比表面积影响相对较小。实施例2称取1.8g打浆度为40°SR木浆纤维，0.6g特种纤维（直径5μm、长度6mm），2.25g壳聚糖，6.75g粉末沸石，3g改性蒙脱土，0.6g氢氧化铝，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2.25g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，4.95g粉末沸石，4.95g改性蒙脱土，0.6g磷酸铝、0.6g磷酸镁，3.34kg水，各组分混合后用搅拌器进行分散16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2.85g打浆度为60°SR木浆纤维，0.9g特种纤维（直径15μm、长度15mm），0.75g聚乙烯醇，3g粉末沸石，6.75g改性蒙脱土，0.75g磷酸铝，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4.5g打浆度为30°SR木浆纤维，2.25g特种纤维（直径100μm、长度10mm），0.6g壳聚糖，3.75g粉末沸石，3.15g改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性蒙脱土‑沸石复合吸附材料，其特征在于，制备原料含有改性蒙脱土组分、特种纤维组分和沸石组分。

【技术特征摘要】
1.一种改性蒙脱土-沸石复合吸附材料，其特征在于，制备原料含有改性蒙脱土组分、特种纤维组分和沸石组分。2.根据权利要求1所述的改性蒙脱土-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：改性蒙脱土11.8-53.3%，木浆纤维14.2-47.4%，特种纤维3.5-17.8%，沸石15.8-53.3%，阻燃剂4.7-9.5%，胶黏剂4.7-17.8%，各组分之和为100%。3.根据权利要求2所述的改性蒙脱土-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。4.根据权利要求2所述的改性蒙脱土-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。5.根据权利要求2所述的改性蒙脱土-沸石复合吸附材料，其特征在于，所述沸石包括ZSM-5型沸石、Y型沸石、高硅沸石β、M-13X型沸石、MCM-41型沸石中的一种或多种，疏水型沸石的比表面积＞225m2/g、硅铝质量比＞100。6.根据权利要求2所述的改性蒙脱土-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、偏磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：付博，张涛，左宋林，
申请(专利权)人：南京林业大学，南京颐维环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32