[發明專利]一種用于氧富集的氧吸附劑

在審

• 申請號: 201611062352.5
• 申請日: 2016-11-26
• 公開（公告）號: CN108114688A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 楊維慎;魯輝;張晉娜
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉曉琴;張亞男

一種用于氧富集的氧吸附劑，其具有氧缺陷的鈣鈦礦型結構，其化學式為A_1±xB_1±yO_3?δ，其中，δ為非化學計量比，0≤x≤0.3，0≤y≤0.3，A選自La、Ca、Sr和Ba中的至少一種，B選自Fe、Ti和Al中的至少一種。在鈣鈦礦結構的化合物基礎上，在A、B位選擇性摻雜金屬元素，并控制摻雜比例，在增加氧吸附量的同時增加了氧吸附劑本身的結構穩定性；本發明的氧吸附劑在用于氧氣分離中具有良好的應用效果。

技術領域

本發明屬于化工應用的吸附技術領域，具體地說是一種高性能用于氧富集的氧吸附劑及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展和科學的進步，氧氣被越來越多的運用到工業生產應用中。目前工業制氧的主要方法為低溫冷凍分離法和吸附法。低溫法利用氧氮沸點不同，從空氣中直接制備氧氣，該法是目前應用最為廣泛的制氧方法，適用于大規模生產高純氧氣和氮氣。吸附法是讓空氣通過含有吸附劑的吸附塔，利用吸附劑的選擇性吸附來分離制氧，特點是流程簡單，設備便易，生產所得的氧氣純度極高，適用于中小型規模生產。近年來出現了膜分離法這種新興的制氧技術，該技術通過不同氣體在膜中形成氣體濃度梯度來分離，其特點是操作簡單方便，分離得到的氧氣純度高，但要實現工業化生產還面臨著一系列問題。隨著時間的推進，人們對吸附分離技術給予了越來越多的開發和關注，在吸附劑的研制和相關工藝技術上亦取得了較大進展，然而用于吸附法的吸附劑的吸附量，吸附分離系數，吸附劑強度等性能還有待進一步提高，這些都對吸附制氧技術的快速發展有著重大影響，也是目前的重點研究方向。

同時具有氧離子和電子導電性的混合導體材料是一類對氧具有吸附選擇性的新型陶瓷材料。在氧分壓和溫度發生變化時，這種材料會進行氧的吸附和脫附，例如當氧分壓下降或溫度升高時，這種材料便會失氧；而當氧分壓升高或溫度降低，這種材料又會吸收環境中的氧氣。將混合導體陶瓷材料用作氧吸附劑，其氧吸附機理與致密透氧膜的透氧機理相同，通過氧氣與氧空位發生化學反應來進行氧氣的吸附與脫附，同時氧又在驅動力的作用下在材料導體內進行傳導，因此理論上對氧的滲透選擇性為100％。將混合導體陶瓷材料用作透氧膜很難實現大規模工業化，而將同類材料制成氧吸附劑進行氧分離和脫除時，不存在透氧膜高溫密封難或因斷裂失去吸氧能力等問題，故而有著非常廣泛的應用前景。