一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法。其中，制备方法包括：S1、将高硅复合分子筛原粉、粘结剂混合制成泥料，然后压制成型得到坯体；S2、将坯体微波干燥，然后置于650～900℃下烧制1～3h，得到所述吸附剂。制备方法操作简单，成本低，效率高，适合推广应用。本发明专利技术所得吸附剂产品微孔丰富，对VOC有机废气具有良好的吸附作用，不但能耐高温，而且具有良好的疏水性能和强度，使用寿命长；成本低，安全可靠，清洁环保。环保。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及吸附材料
，尤其涉及一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，国内现有VOC有机废气的吸附处理，基本上都是采用蜂窝活性炭作为吸附剂，而蜂窝活性炭产品的主要成分为碳(C)元素，其吸附效率一般可以满足工况要求，吸附转化率可以达到95％以上。但在其吸附饱和后的脱附过程中，由于部分有机废气分子要在150
‑
170℃甚至更高的温度条件下才最活跃，即在该条件下才能脱附，而活性炭产品在脱附温度超过120℃时，往往容易产生自燃，从而引发火灾的危险。所以用蜂窝活性炭作为吸附剂时，目前国内大部分的设备为了安全起见都基本上是在120℃以下的温度条件下进行脱附处理，从而导致脱附不干净的问题，吸附效率也随之大打折扣。同时也正因为无法高温脱附，所以在对蜂窝活性炭进行报废处理时，由于其产品内部还残留部分有机废气成分，所以不得不被列为危废处理，其处理成本也相当昂贵。
[0003]针对蜂窝活性炭的以上不足，目前市面上有人研制出了蜂窝沸石分子筛作为替代品，即将活性炭材料改为沸石分子筛材料，以充分利用沸石分子筛的多孔性，吸附性强且耐高温的特性来避开活性炭的不足。但在投入使用的过程中又出现了新的问题，即一般的VOC有机废气成分中都含有部分水份，而普通沸石分子筛材料在遇水后会产生吸附放热反应，使吸附箱整体温度急剧升高，一般会达到70℃左右，从而会导致吸附效率急剧下降(在常温条件下，普通沸石分子筛材料的吸附效率与温度成反比)，并且在产生吸附放热反应同时，由于遇水温度升高，很容易导致沸石蜂窝分子筛产品体积膨胀后而开裂甚至粉化，从而严重影响使用效果和寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法与应用。本专利技术目的基于以下技术方案实现：
[0005]本专利技术目的第一个方面，提供了一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将高硅复合分子筛原粉、粘结剂混合制成泥料，然后压制成型得到坯体；所述高硅复合分子筛原粉包括ZSM
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5分子筛、HZSM
‑
5分子筛、ZSM
‑
11分子筛、13X分子筛、Y分子筛、β分子筛中的一种或多种，且硅铝比≥400:1；
[0007]S2、将坯体微波干燥，然后置于650～900℃下烧制1～3h，得到所述吸附剂。
[0008]本专利技术采用多晶高硅分子筛为主要原材料，利用其良好的吸附性与疏水性，使产品性能充分满足VOC有机废气吸附处理的工况需求。采用粘结剂与高硅复合分子筛原粉混合制泥，在不影响产品性能的基础上增加泥料的粘性(有利于成型)，也确保了坯体的强度，同时烧制出来的产品强度也得到了大幅度的提高，确保了产品在使用时不容易开裂与粉
化，从而大大提高了产品的使用寿命。本专利技术所得产品微孔丰富，对VOC有机废气具有良好的吸附作用，由于主要成分采用多晶高硅复合分子筛材料，不但能耐高温(耐温度达800℃)，而且具有良好的疏水性能和强度。本专利技术不但克服了蜂窝活性炭的不安全性与吸附效率低的缺点；同时也克服了普通蜂窝沸石分子筛强度低，吸水放热从而影响吸附效果与使用寿命的缺点。
[0009]优选地，步骤S1中所述粘结剂包括硅溶胶、铝溶胶、SiO2‑
Al2O3复合溶胶、水玻璃、磷酸、三聚磷酸钠溶液、六偏磷酸钠溶液、磷酸二氢铝溶液、植物胶中的一种或多种。
[0010]优选地，所述硅溶胶、铝溶胶、SiO2‑
Al2O3复合溶胶的平均粒径为100～600nm。
[0011]优选地，步骤S1中所述粘结剂的浓度为10～30wt％，所述粘结剂的加入量为高硅复合分子筛原粉的15～40wt％。
[0012]本专利技术采用低浓度粘结剂，且粘结剂含量较低，不影响吸附剂产品的性能，且能保证坯体的强度，同时烧制出来的产品强度也得到了大幅度的提高。
[0013]优选地，步骤S1具体包括：将高硅复合分子筛原粉、粘结剂混合，在捏合机中捏合10～25min制成泥料，再将捏好的泥料倒入真空练泥机制成泥段，再将泥段放入挤压机中挤压成型。
[0014]优选地，步骤S2中所述微波干燥具体为控制坯体表面温度为90～130℃微波辐照15～60min。
[0015]优选地，步骤S2中所述烧制的温度为700～800℃，烧制出来的产品强度也得到了大幅度的提高。
[0016]优选地，步骤S1中还包括加入海泡石粉、氯化钙、氧化镁、硫酸钡晶须、碳纳米管中的一种或多种混合制成泥料。此时，粘结剂的加入量应为所有原料总质量的15～40wt％。
[0017]海泡石粉具有很强的吸附能力。海泡石的特殊结构决定了它拥有包括贯穿整个结构的沸石，水通道和孔洞以及大的表面积，它具有截面积为0.36nm
×
1.06nm的管状贯穿通道及高达900m2·
g
‑1的理论表面积；在通道和孔洞中可以吸附大量的水或极性物质，包括低极性物质。氯化钙，对重金属具有良好的特异吸附性能。氧化镁，可以改善泥料的致密性和流变性，同时具有高度耐火绝缘性能，也可以作为吸附剂提高蜂窝分子筛的吸附效果。硫酸钡晶须，不仅具有优异的耐候性和抗老化性，而且能增加分子筛吸附剂的耐磨性和抗冲击强度，显著提高蜂窝分子筛吸附剂的韧性。碳纳米管具有纳米结构、性能稳定、比表面积大的特点，对挥发性有机物具有优异的吸附效果。将氯化钙和高硅复合分子筛原粉、海泡石粉或碳纳米管等复合，形成了对重金属的系统吸附作用，对废气中重金属的吸附去除率达到了99.5％。氧化镁、硫酸钡晶须改善了蜂窝分子筛吸附剂的机械性能，提高了使用寿命。
[0018]优选地，原料的质量比例为：高硅复合分子筛原粉100份，以及下列物质中的一种或多种：海泡石粉3～8份、氯化钙3～8份、氧化镁3～8份、硫酸钡晶须3～8份、碳纳米管3～10份。
[0019]优选地，步骤S2之后还包括步骤S3：将所述吸附剂置于反应器中，在惰性气体保护下通入吡啶蒸汽对吸附剂进行疏水处理，反应温度为115～170℃，反应时间1～4h；然后降温至50℃及以下，持续通入惰性气体进行脱附，脱附时间1～2h。
[0020]通过对吸附剂蒸熏纯吡啶的方式，使得吸附剂内表面附上一层吡啶膜。利用分子级别纯吡啶的疏水性，使得该种吸附剂材料内表面化学性质、比表面积、孔容积、以及孔径
分布发生变化；利用吸附剂内表面裸露的金属离子和有机配体对吡啶的结合强度的不同，通过惰性气体高压脱附的方式，剥离有机配体表面的吡啶膜，恢复吸附剂对气体分子的强吸附能力。采用合适的压强和惰性气体，使得脱附过程中金属离子表面吡啶膜稳定，最后改性得到的蜂窝分子筛吸附材料能够有效解决由于金属离子的亲水性导致目标气态分子吸附性能下降和内部结构破坏的问题，从而提高有水分子存在下蜂窝分子筛吸附剂对非极性有机分子的吸附性能，并保持蜂窝分子筛吸附剂的结构稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将高硅复合分子筛原粉、粘结剂混合制成泥料，然后压制成型得到坯体；所述高硅复合分子筛原粉包括ZSM
‑
5分子筛、HZSM
‑
5分子筛、ZSM
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11分子筛、13X分子筛、Y分子筛、β分子筛中的一种或多种，且硅铝比≥400:1；S2、将坯体微波干燥，然后置于650～900℃下烧制1～3h，得到所述吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述粘结剂包括硅溶胶、铝溶胶、SiO2‑
Al2O3复合溶胶、水玻璃、磷酸、三聚磷酸钠溶液、六偏磷酸钠溶液、磷酸二氢铝溶液、植物胶中的一种或多种，所述硅溶胶、铝溶胶、SiO2‑
Al2O3复合溶胶的平均粒径为100～600nm。3.根据权利要求1所述的一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述粘结剂的加入量为高硅复合分子筛原粉的15～40wt％，所述粘结剂的浓度为10～30wt％。4.根据权利要求1所述的一种多晶高硅蜂窝分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括：将高硅复合分子筛原粉、粘结剂混合，在捏合机中捏合10～25min制成泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄招，
申请(专利权)人：江西艾斯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：