本发明专利技术公开了一种用于CO2吸附分离的改性分子筛及其制备方法与装置，涉及碳捕获技术领域。该方法包括以下步骤：(1)将分子筛真空脱气活化，得到A产物；(2)将有机胺沉积到所述A产物上，得到B产物；所述沉积为分步沉积；(3)将B产物真空脱气得到改性分子筛。本发明专利技术采用真空气相分步动态沉积，克服传统有机胺浸渍法负载不均匀且易造成孔道堵塞的缺点、不产生废液，易于工业化批量生产。本发明专利技术的分子筛在低压下具有高的CO2吸附容量，在25℃，0.1bar下，测得CO2吸附量最高达到3.35mmol g
【技术实现步骤摘要】
一种用于CO2吸附分离的改性分子筛及其制备方法与装置
[0001]本专利技术涉及碳捕获
，尤其涉及一种用于CO2吸附分离的改性分子筛及其制备方法与装置。
技术介绍
[0002]随着工业化现代化推进，人类大量使用化石燃料产生的CO2排放量剧增，加剧了温室效应，由此带来一系列环境气候问题，如冰川和冻土的缩减，极端天气频繁发生和物种灭绝等。因此，寻求高效可行的碳捕获技术一直是研究热点课题。
[0003]目前的碳捕获技术主要包括吸收法和吸附法。其中，吸附法因其技术成熟，吸附效率高且易于工业化等优点在CO2捕集中得到广泛应用研究。吸附法的核心是吸附剂，常见的固体吸附材料包括碳材料、MOF和分子筛等。分子筛具有特定晶体结构，存在有序的孔道、较高的比表面积、孔径可调和较好的水热稳定性等优点，使得其在碳捕获领域具有广阔前景。
[0004]人为释放的CO2可分为移动源与固定源，移动源主要来自农业机械、内燃机车和飞机，固定源排主要来自燃煤发电厂、水泥生产、钢铁工业和天然气加工等。不同工况下，排放CO2浓度各不相同，但大多数排放源的CO2浓度低于15％。因此，研制出针对低浓度(低分压)CO2具有高吸附容量的吸附材料一直是相关领域的科研工作者追逐的研究目标。比如，中国专利申请“CN 111592009A”公开了一种Fe
‑
MOR分子筛的制备和CO2吸附应用，在25℃，0.1bar下，测得CO2吸附量最高达到2.11mmol g
‑1。然而，Fe
‑
MOR分子筛孔径较小CO2分子难以扩散进入Fe
‑
MOR分子筛孔道，导致吸附速率较慢。因此，人们也尝试使用有机胺改性分子筛，力图利用化学吸附来提高其对低浓度CO2吸附容量。中国专利申请“CN200780029796.1”公开了一种CO2吸附材料及其制法在CO2吸附应用，采用浸渍法负载47.5wt.％聚乙烯亚胺改性二氧化硅，在50℃，0.1bar下，测得CO2吸附量最高达到2.09mmol g
‑1。韩国专利“KR101167855B1”采用微波浸渍法将7.5wt.％四乙烯五胺负载到X分子筛以提高低浓度(低压下)CO2吸附量，在25℃，0.1bar下，测得CO2吸附量最高达到2.20mmol g
‑1(相同条件下X分子筛原样吸附量为1.50mmol g
‑1)。但是，以上专利申请采用有机胺浸渍改性分子筛，因为有机胺使用量大，容易造成分子筛孔道堵塞，致使其对CO2吸附量急剧下降。此外，浸渍过程大量使用有机溶剂，产生大量废液，容易带来二次环境污染问题。因此，如何绿色高效地改性分子筛并提高其对CO2吸附性能一直是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于CO2吸附分离的改性分子筛的制备方法。采用真空分步动态沉积方式，将有机胺气相沉积到分子筛孔道内表面，形成均匀分布的碱性吸附位点，从而显著提高其对CO2吸附作用力，大幅提高对低浓度CO2的吸附容量。该改性方法可克服传统浸渍法易造成孔道堵塞导致CO2吸附量下降和产生大量废液的缺点。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种用于CO2吸附分离的改性分子筛及其应用。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供一种用于CO2吸附分离的改性分子筛制备方法的装置。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
[0009]一种用于CO2吸附分离的改性分子筛的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将分子筛真空脱气活化，得到A产物；
[0011](2)将有机胺沉积到所述A产物上，得到B产物；所述沉积为分步沉积；
[0012](3)将B产物真空脱气得到改性分子筛。
[0013]优选的，步骤(2)所述有机胺的用量为分子筛的7～25wt.％。
[0014]优选的，步骤(2)所述分步沉积次数为两次；其中第一次有机胺用量为分子筛的2～5wt.％，转速为10～20RPM，第二次有机胺用量为分子筛的5～20wt.％，转速为20～35RPM。
[0015]优选的，步骤(2)所述沉积的温度为150～250℃；所述沉积的真空度为
‑
0.02～
‑
0.08MPa。
[0016]优选的，步骤(2)所述有机胺为三乙胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二乙烯三胺和三亚乙基四胺中的一种或多种。
[0017]优选的，步骤(1)所述分子筛为介孔MEL分子筛。
[0018]优选的，步骤(1)所述真空脱气活化的温度为150～200℃，时间为2～6小时；所述真空脱气活化的压力为
‑
0.08～
‑
0.1MPa；步骤(3)所述真空脱气的压力为
‑
0.08～
‑
0.1MPa。
[0019]由以上任一项所述的制备方法制备得到的改性分子筛。
[0020]以上所述的改性分子筛在制备CO2捕获材料与装置中的应用。
[0021]以上任一项所述的制备方法使用的装置，包括第一阀门和第二阀门、真空压力表、真空泵、冷凝器、双锥真空加热罐、进料口、出料口、旋转轴、喷头和设备固定底座；所述双锥真空加热罐和设备固定底座通过旋转轴连接，所述双锥真空加热罐和真空压力表连接，所述真空压力表通过第二阀门和冷凝器连接，所述冷凝器与真空泵连接；所述双锥真空加热罐内设有喷头，所述喷头与第一阀门连接，所述双锥真空加热罐顶端和底部分别设有进料口和出料口。
[0022]相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点及效果：
[0023](1)本专利技术采用真空沉积法，将有机胺气相沉积到分子筛孔道内表面，形成均匀分布的碱性吸附位点，从而显著提高其对酸性CO2化学吸附作用力，大幅提高对低浓度CO2的吸附容量。
[0024](2)本专利技术采用真空升温预处理分子筛，一方面是除去水份和杂质气体，另一方面降低分子筛孔道中的位阻效应形成负压环境，利于有机胺传质扩散进入孔道，实现有机胺的高效负载。
[0025](3)本专利技术采用有机胺二次分步真空沉积策略改性介孔分子筛，分步沉积的目的在于使有机胺在真空罐中完全汽化，防止一次注入过多导致汽化不充分(汽化过程更加可控)。另外，沉积过程不需要使用大量溶剂有效避免了传统有机胺浸渍法改性易造成孔道堵塞的缺点。
[0026](4)本专利技术通过分步动态沉积进行有机胺改性，增强分子筛吸附剂表面化学吸附作用。在25℃，0.1bar和1bar下，分别测得CO2吸附量最高达到3.35mmol g
‑1和6.05mmol g
‑1。
与现有的用于CO2吸附剂相比，具有较高的CO2吸附容量，低压和常压下吸附容量优于大部分吸附材料。除了较高的CO2吸附容量外，CO2/N2(15/85，V/V)在25℃，1bar下通过IAST计算选择性为46601，分离性能优于目前大多数胺改性材料。
[0027](5)本专利技术的制备工本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于CO2吸附分离的改性分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将分子筛真空脱气活化，得到A产物；(2)将有机胺沉积到所述A产物上，得到B产物；所述沉积为分步沉积；(3)将B产物真空脱气得到改性分子筛。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述有机胺的用量为分子筛的7～25wt.％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述分步沉积次数为两次；其中第一次有机胺用量为分子筛的2～5wt.％，转速为10～20RPM，第二次有机胺用量为分子筛的5～20wt.％，转速为20～35RPM。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述沉积的温度为150～250℃；所述沉积的真空度为
‑
0.02～
‑
0.08MPa。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述有机胺为三乙胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二乙烯三胺和三亚乙基四胺中的一种或多种。6.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述分子筛为介孔MEL分子筛。7.根据权利要求1
‑
3任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏启斌，黄嘉晋，赵思尧，汪羽苏，涂是，余良，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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