一种改性MOR分子筛的制备方法及其应用技术

本申请公开了一种改性MOR分子筛的制备方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤：将含具有MOR拓扑结构的分子筛和金属盐的原料进行固态离子交换，得到所述改性MOR分子筛；所述金属盐中的金属元素选自Li元素、Mg元素、Ca元素、Sr元素、Ba元素、Fe元素、Zn元素中的至少一种。Zn元素中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
一种改性MOR分子筛的制备方法及其应用


[0001]本申请涉及一种改性MOR分子筛的制备方法及其应用，属于化学材料


技术介绍

[0002]低浓度煤层气是指甲烷体积分数低于30％的煤层气。按照国家《煤矿安全规程》规定，对煤层气进行利用时，甲烷体积分数不得低于30％。对于这一部分煤层气，目前的做法是在煤矿附近做民用燃料或直接排放。这不仅浪费资源，而且还污染环境。因此，提高煤层气利用率对减少能源浪费和环境污染、改善我国能源结构、发展循环经济和低碳经济具有重要意义。目前通常的做法是将低浓度煤层气中的甲烷提浓，达到35％以上就可做民用燃料和工业燃料，达到90％以上时可做汽车燃料、工业原料，从而实现更广泛的用途和更大的资源价值。
[0003]变压吸附技术是有效的气体分离提纯方法，吸附剂的选择是关键的一步。沸石分子筛具有均一的孔结构，而且可以通过离子交换对其表面进行改性，使其对甲烷的吸附量增加，进而应用于低浓度煤层气中甲烷的提浓。而常用的离子交换方式为液相离子交换法，即将待交换的金属盐溶于水中配成一定浓度的水溶液，进而与分子筛进行离子交换，实现对分子筛的表面改性，但此法产生大量的含有金属离子的废水，污染环境。

技术实现思路

[0004]根据本申请的一个方面，提供一种改性MOR分子筛，所述改性MOR分子筛甲烷吸附容量大。
[0005]一种改性MOR分子筛的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0006]将含具有MOR拓扑结构的分子筛和金属盐的原料进行固态离子交换，得到所述改性MOR分子筛；
[0007]所述金属盐中的金属元素选自Li元素、Mg元素、Ca元素、Sr元素、Ba元素、Fe元素、Zn元素中的至少一种。
[0008]固相离子交换是对混合后的盐类粉末和分子筛在低于盐类熔点的温度下热处理，即可使盐类分散到分子筛内孔和内表面，而一部分分散到分子筛内孔的金属离子能够与分子筛进行程度不同的固态离子交换反应，实现对分子筛的表面改性，此法操作简单，且无废水生成。
[0009]可选地，所述具有MOR拓扑结构的分子筛的粒径为200nm～3mm。
[0010]可选地，所述具有MOR拓扑结构的分子筛的粒径上限选自500nm、1000nm、200μm、500μm、1000μm、2mm或3mm，下限选自200nm、500nm、1000nm、200μm、500μm、1000μm或2mm。
[0011]可选地，所述金属盐选自金属的硝酸盐、金属的卤化盐、金属的硫酸盐、金属的碳酸盐、金属的羧酸盐中的至少一种。
[0012]可选地，所述金属盐选自氯化锂、硝酸镁、碳酸钙、溴化钡、醋酸锌、硫酸铁中的至少一种。
[0013]可选地，所述具有MOR拓扑结构的分子筛和所述金属盐的质量比为1～10:1。
[0014]可选地，所述具有MOR拓扑结构的分子筛和所述金属盐的质量比上限选2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1，下限选自1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1。
[0015]可选地，所述固态离子交换在焙烧条件下进行，所述焙烧的条件包括：
[0016]焙烧的温度为300～800℃。
[0017]可选地，所述焙烧的温度上限选自350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃，下限选自300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃或750℃。
[0018]可选地，所述焙烧的条件包括：
[0019]焙烧的温度为300～700℃。
[0020]可选地，所述焙烧的条件包括：
[0021]焙烧的温度为650～700℃。
[0022]可选地，所述焙烧的条件包括：
[0023]焙烧的时间为1～24h。
[0024]可选地，所述焙烧的时间上限选自4h、6h、8h、10h、12h、15h、18h、20h或24h，下限选自2h、4h、6h、8h、10h、12h、15h、18h或20h。
[0025]可选地，所述焙烧的条件包括：
[0026]焙烧的时间为8～24h。
[0027]可选地，所述焙烧的条件包括：
[0028]焙烧的时间为12～24h。
[0029]可选地，所述制备方法包括以下步骤：
[0030]将金属盐研磨，与具有MOR拓扑结构的分子筛混合，焙烧，得到所述改性MOR分子筛。
[0031]可选地，所述研磨时间为1～12h。
[0032]可选地，所述研磨的时间上限选自1h、2h、4h、6h、8h、10h或12h，下限选自1h、2h、4h、6h、8h或10h。
[0033]根据本申请的另一方面，提供根据上述任一项所述的制备方法制备得到的改性MOR分子筛作为甲烷吸附剂的应用。
[0034]可选地，所述甲烷吸附剂在25℃、100KPa的条件下对甲烷的吸附量为32～49cm3/g。
[0035]作为一种实施方案，本专利技术提供了一种甲烷吸附剂，将具有MOR拓扑结构的分子筛与研磨成粉末的金属盐混合均匀后焙烧即可得到所述吸附剂；所述金属盐选自Li
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Sr
2+
、Ba
2+
、Fe
3+
、Zn
2+
金属离子的硝酸盐、卤化盐、硫酸盐、碳酸盐、羧酸盐中的至少一种。通过固相离子交换提高分子筛内部电场强度，进而提高吸附剂对甲烷的吸附量，能够实现低浓度煤层气中的甲烷浓缩。
[0036]一种吸附剂，所述吸附剂包括载体和金属盐。
[0037]所述载体为具有MOR拓扑结构的分子筛。
[0038]所述金属盐通过自发分散进入MOR分子筛内孔和内表面。
[0039]所述载体与金属盐的质量比为1:1～10:1。
[0040]所述MOR拓扑结构的分子筛为粉末或粒径在300um～3mm的颗粒。
[0041]所述金属盐选自Li
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Sr
2+
、Ba
2+
、Fe
3+
、Zn
2+
金属离子的硝酸盐、卤化盐、硫酸盐、碳酸盐、羧酸盐中的至少一种。
[0042]作为另一种实施方案，本申请提供了一种上述吸附剂的制备方法，所述方法包括：
[0043]将金属盐研磨成粉末，随后与载体混合均匀，焙烧，得到所述甲烷吸附剂。
[0044]可选地，所述研磨的时间为1～12h。
[0045]可选地，所述焙烧的温度为300～800℃，时间为1～24h。
[0046]可选地，所述载体与金属盐的质量比为1:1～10:1。
[0047]可选地，所述方法至少包括：将金属盐研磨1～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性MOR分子筛的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将含具有MOR拓扑结构的分子筛和金属盐的原料进行固态离子交换，得到所述改性MOR分子筛；所述金属盐中的金属元素选自Li元素、Mg元素、Ca元素、Sr元素、Ba元素、Fe元素、Zn元素中的至少一种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有MOR拓扑结构的分子筛的粒径为200nm～3mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐选自金属的硝酸盐、金属的卤化盐、金属的硫酸盐、金属的碳酸盐、金属的羧酸盐中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐选自氯化锂、硝酸镁、碳酸钙、溴化钡、醋酸锌、硫酸铁中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有MOR拓扑结构的分子筛和所述金属盐的质量比为1～10:1。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁丹华，徐云鹏，刘中民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：