[發明專利]一種高效改性分子篩吸附劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310725920.5
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103721672A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 李震;蔣以山;謝維杰;俞宏坤;于運治;陳魯寧;肖鋒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍潛艇學院
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及分子篩的改性制備領域，特別涉及一種高效改性分子篩吸附劑的制備方法。

背景技術

若空氣中彌散著羧酸類、胺類、酯類、巰基類、雜環類等多種有機物分子，當濃度達到一定程度時，這些有機物分子能產生令人不快的刺激性氣味。在人多擁擠的環境中，人體分泌的有機物揮發后在空氣中積聚，會嚴重降低空氣質量，影響人們的正常生活和健康。因此，各種用于吸附有機物的吸附劑應運而生。

活性炭由于其成本低廉和比表面積大而成為一種常用的吸附劑。但是由于缺乏選擇性，在活性炭的表面，氮氣、氧氣、水汽等空氣中的多種組分會和目標吸附物產生競爭吸附，使得活性炭吸附劑很快就達到吸附飽和，喪失對目標污染物的凈化作用，這一弱點使得其在用于空氣凈化時的可操作性大大降低。

分子篩由于其孔道結構發達，表面化學性質可調可控而成為了性能優良的選擇性吸附劑。尤其是沸石分子篩，比表面積大，孔道結構和表面性質易于調控，便于負載客體物種，且容易制備，價格低廉，水熱穩定性和化學穩定性良好，失活后也便于再生利用。有著高硅鋁比或純硅組成的分子篩（如高硅ZSM-5、高硅ZSM-22、高硅NaY、高硅MCM-41、Silicalite-1等）由于具有親油疏水性，因此對于有機物的吸附能力更強，選擇性更好。沸石具有均一的孔道結構，孔徑在范圍內可控，作為復相催化劑廣泛應用于石化行業。高硅鋁比沸石在催化劑實際應用過程中，通常負載一定量的過渡金屬制得催化劑，對有機反應活性的提高大有裨益（美國專利US4952385、US5077026）。但將過渡金屬負載改性的高硅沸石作為吸附劑的報道和應用都很少。

在沸石中負載過渡金屬以實現改性的制備方法多種多樣，主要有物理混合法、浸漬法、沉積法和離子交換法。物理混合法是將含過渡金屬離子的溶液和沸石直接混合。在使用這種方法時，金屬離子較難進入沸石的內表面，大多都會殘留在外表面，從而降低吸附能力。浸漬和沉積都是指先讓金屬離子前驅體進入沸石孔道內部后，在位進行熱解，以實現較好的負載，區別在于前者所使用的前驅體是液相（金屬鹽溶液），而后者則是氣相（金屬羰基化合物）。由于在制備過程中需要熱解，耗能較高，且過程不易控制，難以有效充分利用沸石的內表面。離子交換法基于沸石優良的離子交換性能，通過溶液中的金屬離子置換出沸石中的陽離子。這種方法可使金屬離子在沸石內表面高度分散，充分利用沸石本身的表面積，以達到提高吸附量的目的。而且離子交換法簡便易行，常溫下即可實現，因此是制備過渡金屬改性沸石時所常采用的方法。盡管此種方法可能弱化沸石本身的結晶度和水熱穩定性，但是對吸附應用而言不會造成影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何克服現有技術的上述缺陷，獲得一種能在環境中高效并選擇性地吸附有機物分子的分子篩吸附劑，提供一種高效改性分子篩吸附劑的制備方法。

為解決上述技術問題，本高效改性分子篩吸附劑的制備方法包括以下步驟：

步驟（1）—分子篩成型：將大比表面高硅沸石粉與粘結劑混合，其中粘結劑所占的質量百分比為5～50wt%，將此混合物于室溫下攪拌均勻，擠壓成條，烘干，得成型分子篩；

步驟（2）—過渡金屬負載:將經步驟（1）制得的成型分子篩浸泡于過渡金屬鹽溶液中進行離子交換若干次，得金屬負載分子篩；

步驟（3）—水洗、烘干：將經步驟（2）制得的金屬負載分子篩以去離子水充分水洗，并烘干，得高效改性分子篩前體；

步驟（4）—焙燒活化：將經步驟（3）制得的高效改性分子篩前體于馬弗爐中焙燒活化，即得本高效改性分子篩吸附劑。

作為優化，步驟（1）所述的大比表面高硅沸石粉包括ZSM-5沸石粉、Beta沸石粉和Y沸石粉；該大比表面高硅沸石粉的硅鋁比大于15，BET比表面積大于300m²/g。

作為優化，步驟（1）所述的大比表面高硅沸石粉優選ZSM-5沸石粉或者Beta沸石粉；該大比表面高硅沸石粉的優選硅鋁比大于30，BET比表面積大于400m²/g的沸石粉。

作為優化，步驟（1）所述粘結劑包括氧化鋁、二氧化硅和粘土。

作為優化，步驟（2）所述過渡金屬為VIA、VIIA和VIIIA族的過渡金屬。

作為優化，步驟（2）所述過渡金屬優選Fe、Co、Mn。

作為優化，步驟（2）所述離子交換共三次，每次離子交換時間為2h。

作為優化，步驟（2）所述過渡金屬負載量為1～15wt%。

作為優化，步驟（2）所述過渡金屬負載量優選2～10wt%。