用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂及制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂及其制备方法，在有机硅烷嫁接修饰前，预先在Y型分子筛晶体外表面生长一层介孔二氧化硅壳层，得到Y@meso

【技术实现步骤摘要】
用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂及制备方法

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[0001]本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂及制备方法。

技术介绍
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[0002]由于国家对环境保护越来越重视，各企业对VOCs进行有效地治理，减少对VOCs的排放迫在眉睫。由于吸附法具有去除效率高，净化彻底，能耗低，工艺成熟，易与其他处理方法结合等特点，非常适用于低浓度VOCs的处理或回收工艺中。目前工业中使用最多的吸附剂是活性炭，因为其具有原料种类多、来源广泛，比表面积大和具有丰富的微孔结构等优点。但是在实际应用中，工业废气往往带有大量的水汽，活性炭的吸附性能容易受到水汽影响，并且活性炭不易再生，特别是在吸附VOCs后的热再生处理工艺存在火灾隐患，不符合安全生产要求。
[0003]分子筛具有耐高温、不可燃、再生性能好、吸附容量大以及适用范围广等优点，因此在气体分离、气体干燥、废水处理以及油品清洁等领域得到了十分广泛的应用。在各种各样的分子筛中，Y型沸石分子筛具有三维十二元环状孔道结构，孔道平均尺寸达到0.74nm，大多数的有机分子都能进入其孔道而被吸附，并且Y型分子筛具有较大的比表面积，能够吸附更多的VOCs。但是Y型分子筛硅铝比较低，对极性较大的水分子会优先吸附，这种强亲水性阻碍了其进一步工业化应用。研究发现，在高湿度条件下Y型分子筛几乎不吸附VOCs。目前常用提高Y分子筛疏水性的改性方法是采用高温水蒸气处理脱除分子筛骨架中的铝原子，从而达到提高分子筛硅铝比的目的。为了获得较高硅铝比的疏水型Y分子筛(SiO2/Al2O3>40)，往往需要经过多次高温水热处理，但是多次高温水热处理法对分子筛结晶度破坏较大，比表面积损失较多，从而影响其吸附容量。研究表明，在分子筛外表面进行有机硅烷嫁接修饰，可显著提高分子筛晶体外表面的疏水性。但是有机硅烷负载于分子筛晶体外表面，会造成分子筛孔口缩小或堵塞，从而导致其吸附容量较低。基于此，本专利技术提出一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂及制备方法以解决上述问题。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂、制备方法及应用，以解决有机硅烷嫁接沉积修饰而引起的Y型分子筛孔口缩小或堵塞的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂的制备方法，先在Y型分子筛晶体外表面生长一层介孔二氧化硅壳层，得到Y@meso
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SiO2核壳分子筛；再将有机硅烷沉积于介孔二氧化硅壳层，得到有机硅烷改性的疏水型介孔二氧化硅壳层，最终得到疏水型Y@meso
‑
SiO2‑
S核壳吸附剂。
[0007]进一步的，本专利技术具体包括以下步骤：
[0008]S1、改性Y型分子筛的制备：
[0009]将Y型分子筛与聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液混合，并在室温下搅拌，随后离心洗涤、干燥，得到聚二烯丙基二甲基氯化铵改性的Y型分子筛；
[0010]S2、Y@meso
‑
SiO2核壳分子筛的制备：
[0011]取一定量S1中制备的改性Y分子筛加入到由无水乙醇、去离子水、氨水和十六烷基三甲基溴化铵组成的溶液中，超声分散使改性Y型分子筛均匀分散于上述混合溶液中；然后称取一定质量的正硅酸乙酯，逐滴加入到上述混合溶液中，并继续搅拌；随后采用乙醇和水充分洗涤过滤，将滤饼进行干燥、焙烧，得到Y@meso
‑
SiO2核壳分子筛；
[0012]S3、疏水型Y@meso
‑
SiO2‑
S核壳吸附剂的制备：
[0013]取一定量S2中制备的Y@meso
‑
SiO2核壳分子筛平铺于玻璃片表面，悬空放置于盛有有机硅烷的密闭玻璃容器中，然后将玻璃容器置于烘箱中加热；降温后，即可得到超疏水型Y@meso
‑
SiO2‑
S核壳吸附剂。
[0014]进一步的，S1中，Y型分子筛与聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的固液重量比为1:(20～80)，优选为1:(40～60)；其中，聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液浓度为0.5～2.0g/L，优选为1.0～2.0g/L。
[0015]进一步的，S1中，搅拌时间1～6h，离心洗涤后在60
‑
120℃下进行干燥2～10h。
[0016]进一步的，S2中，所述无水乙醇、去离子水、氨水和十六烷基三甲基溴化铵组成的溶液中，重量配比为无水乙醇：去离子水：氨水：CTAB＝250:375:5:x，其中x＝1
‑
3；所述氨水的重量百分比浓度为28wt％。
[0017]进一步的，S2中，改性Y分子筛与混合溶液的固液重量比为1:(20
‑
100)；优选为1:(50～100)；改性Y分子筛与正硅酸乙酯重量比1:(0.5～2.5)，优选为1:(1.0～2.0)。
[0018]进一步的，S2中，过滤后得到的滤饼在60
‑
120℃进行干燥，随后350～550℃焙烧，干燥时间为2～10h，焙烧时间为1～5h。
[0019]进一步的，S3中，所述有机硅烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、环聚二甲基硅氧烷中的一种。
[0020]进一步的，S3中，烘箱温度设置为120～250℃，加热时间为10～60min。
[0021]本专利技术还提供一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂，所述吸附剂通过以上所述的制备方法制备而成。
[0022]本专利技术还提供以上所述的核壳分子筛吸附剂在高湿度氛围下选择性吸附VOCs中的应用。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024](1)本专利技术有机硅烷嫁接修饰前，预先在Y分子筛晶体外表面生长一层介孔二氧化硅(meso
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SiO2)壳层，得到Y@meso
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SiO2核壳分子筛，此时Y分子筛和meso
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SiO2壳层之间的孔道保持贯通，然后将分子尺寸较大的有机硅烷嫁接沉积于meso
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SiO2壳层，不会造成Y分子筛晶体外表面孔道堵塞，在得到了超疏水的meso
‑
SiO2‑
S外壳的同时，解决了有机硅烷嫁接沉积修饰而引起的Y分子筛孔口缩小或堵塞的问题，此外，壳相Y分子筛保持原有结晶度，从而表现出较高的吸附容量；
[0025](2)本专利技术meso
‑
SiO2壳层可提供更加丰富的Si
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OH，与有机硅烷缩合成Si
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O
‑
Si
键，从而更好地进行有机硅烷的嫁接修饰；
[0026](3)本专利技术设计合理，操作方便，制备得到的超疏水型Y@meso
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SiO2‑
S核壳吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，先在Y型分子筛晶体外表面生长一层介孔二氧化硅壳层，得到Y@meso
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SiO2核壳分子筛；再将有机硅烷沉积于介孔二氧化硅壳层，得到有机硅烷改性的疏水型介孔二氧化硅壳层，最终得到疏水型Y@meso
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SiO2‑
S核壳吸附剂。2.根据权利要求1所述的用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、改性Y型分子筛的制备：将Y型分子筛与聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液混合，并在室温下搅拌，随后离心洗涤、干燥，得到聚二烯丙基二甲基氯化铵改性的Y型分子筛；S2、Y@meso
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SiO2核壳分子筛的制备：取一定量S1中制备的改性Y分子筛加入到由无水乙醇、去离子水、氨水和十六烷基三甲基溴化铵组成的混合溶液中，超声分散使改性Y型分子筛均匀分散于上述混合溶液中；然后称取一定质量的正硅酸乙酯，逐滴加入到上述混合溶液中，并继续搅拌；随后采用乙醇和水充分洗涤过滤，将滤饼进行干燥、焙烧，得到Y@meso
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SiO2核壳分子筛；S3、疏水型Y@meso
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SiO2‑
S核壳吸附剂的制备：取一定量S2中制备的Y@meso
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SiO2核壳分子筛平铺于玻璃片表面，悬空放置于盛有有机硅烷的密闭玻璃容器中，然后将玻璃容器置于烘箱中加热；降温后，即可得到超疏水型Y@meso
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SiO2‑
S核壳吸附剂。3.根据权利要求2所述的用于高湿度氛围下选择性吸附VOCs的核壳分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，S1中，Y型分子筛与聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的固液重量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆朝阳，张以飞，徐遵主，仪得志，张纪文，金小贤，刘东，李明，
申请(专利权)人：南京大学环境规划设计研究院集团股份公司，
类型：发明
国别省市：