[發明專利]一種改性沸石及基于其的復合吸附劑及其用途

有效

• 申請號: 201710272564.4
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106984265B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 薛冰;盛遵榮;劉周明;葉松;楊緒升;魏新利
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;C01B39/22;C01B39/14;C01B39/00;F25B30/04;B01J20/30
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 侯桂麗

一種改性沸石吸附劑的制備方法，包括如下步驟：(1)將加濕后的沸石顆粒在CaCl₂溶液中浸泡；(2)將步驟(1)離子交換完成的沸石進行沖洗后浸泡在水中，加熱；(3)將步驟(2)完成浸泡的沸石顆粒干燥；(4)將步驟(3)干燥后的沸石在高溫加熱下除去內部結合水，得到改性沸石吸附劑。一種復合吸附劑的制備方法為在改性沸石制備方法的基礎上增加離子交換完成的沸石再次浸泡在CaCl₂溶液的步驟。本發明提供的沸石改性方法改性后的沸石和復合吸附劑用于開式吸附熱泵生成蒸汽的實驗系統時可提高系統的COP、SHP。

技術領域

本發明屬于吸附換熱技術領域，具體涉及一種改性沸石及基于其的復合吸附劑及其用途。

背景技術

能源是經濟、社會發展的基石，隨著全球能源消費與日俱增，化石能源短缺和全球氣候變暖已經成為現代社會發展亟待解決的問題。過多的化石能源消耗不僅會對全球的資源儲存產生較大的威脅，而且會引起嚴重的環境污染，除具有全球性影響的CO₂的排放之外，化石能源消耗過程中產生的硫、氮氧化物、固體顆粒物等區域性污染物會對當地的生態環境造成嚴重的危害。隨著節能減排和環境保護的日益重視，低品位熱能資源的高效回收利用已成為能源領域的重要研究課題。

我國能源利用率僅33％左右，工業領域能源消耗量約占全國能源消耗總量的70％，至少50％的工業耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。工業余熱一般由冷卻水和排氣的方式排放，不僅浪費了能源，而且對環境造成熱污染。煙氣余熱占工業余熱資源總量的50％以上，廢水廢汽余熱約占余熱資源總量的10％～16％。工業余熱、廢熱等低品位熱能資源被認為是繼煤、石油、天然氣和水力之后的第大常規能源，廣泛存在于各行業生產環節中，開發低品位熱能的高效回收技術對我國節能減排具有重要意義。低品位熱能作為替代能源的發展面臨著諸多阻礙，如實際使用中低品位熱能因溫度較低通常較難被直接利用，且能量供給與能量需求常常會會出現時間和空間上不匹配的矛盾。同時，多種生產工藝過程都需要高溫高壓蒸汽作供熱熱源或原料。

沸石-水做工質對的直接接觸式蒸汽生成熱泵的傳熱傳質強化研究，對回收余熱、提高能源利用率具有一定研究意義和工業化應用價值。研究意義是在實驗研究的基礎上，將其技術應用到工業生產過程中收集余熱(一定溫度下的廢水和廢氣)，生成品位較高的高溫蒸汽，以供工業或者供暖使用，并有一定的節能減排的意義。

沸石，尤其是13X沸石具有較高的吸附熱和吸附量，是理想的吸附材料。但是目前還沒有關于改性13X沸石應用在吸附熱泵中的報道，改性沸石的孔徑會發生一定的變化，對結合水將會產生一定的影響，因此需要研究合適的改性13X沸石以有效地應用于吸附熱泵系統中。而復合吸附劑具有可以利用多孔材料的高導熱性和多孔性來提高化學吸附劑的傳熱傳質的特性的優點，同時，復合吸附劑結合了化學吸附劑的優點，可以提高吸附量，所以有必要合理的設定復合吸附劑的制備方案，考察其基本參數，以提高吸附熱泵系統的性能。

發明內容

為此，本發明的目的之一在于提供一種改性沸石吸附劑的制備方法。本發明提供的沸石改性方法改性后的沸石用于開式吸附熱泵生成蒸汽的實驗系統時可提高系統的COP、SHP。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種改性沸石吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將加濕后的沸石顆粒在CaCl₂溶液中浸泡，此過程為陽離子交換過程，完成后，溶液中的Ca離子可以置換出沸石中的Na離子；

(2)將步驟(1)離子交換完成的沸石用水沖洗后浸泡在水中，加熱，進一步去除殘留的CaCl₂分子；

(3)將步驟(2)完成浸泡的沸石顆粒干燥，除去表面殘留的自由水；

(4)將步驟(3)干燥后的沸石在高溫加熱下除去內部結合水，得到改性沸石吸附劑。最終得到的改性沸石吸附劑及時裝袋密封。