[發明專利]沸石?活性炭復合吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201711075496.9
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107876009A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 王耀斌
• 申請（專利權）人: 陜西盛邁石油有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司61220
• 代理人: 賈苗苗

技術領域

本發明屬于吸附劑制備領域，具體涉及一種沸石-活性炭復合吸附劑的制備方法。

背景技術

甲烷作為潔凈高效的能源和重要的化工原料，其分離提純對于緩解能源危機和環境保護均具有積極意義。因 CH₄ 和 N₂ 的物理化學性質相近，使其分離提純尤為困難。目前用于CH₄ /N₂ 分離提純技術主要有膜分離法、水合物法、深冷法、溶劑法和變壓吸附分離法，其中變壓吸附分離法由于可操作性強而被廣泛關注。變壓吸附分離技術的核心是高性能吸附劑的制備，而影響吸附劑性能的關鍵是其孔結構和表面性質。

現有技術中，由學者使用Br₂或ICl對活性炭表面進行單層沉積，沉積之后的復合吸附劑對CH₄ 的吸附量不變而對N₂的吸附量下降，CH₄ /N₂平衡分離系數達到4。也有人用十二烷基硫酸鈉和正二十四烷為改性劑對活性炭進行了表面親烴改性，提高了對CH₄ 的吸附性能，在更大的壓力范圍內提高了活性炭對CH₄ /N₂的分離效果，但是CH₄ 和N₂在活性炭上的吸附容量較低，影響了其吸附分離的效果。另有研究者用CH₄ 作為沉積劑進行高溫碳沉積制備出的碳分子篩可將混合氣中N₂的濃度提高至 97.5%。也有制備沸石-活性炭復合材料的，但是，雖然制備得到的材料對CH₄ 和N₂的吸附容量較高，但是吸附平衡分離比較低，為2.0。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種沸石-活性炭復合吸附劑的制備方法。

沸石-活性炭復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將煤矸石粉、瀝青、白炭黑混合，烘干，然后在管式爐中，在惰性氣體保護下，在溫度1123K下炭化2-4h，然后再通入二氧化碳氣體，然后再1123K下活化24-36h，得到活化后的樣品；

（2）將活化后的樣品加入氫氧化鈉溶液中，在338K下反應12h，然后在室溫下靜置12h，然后再363K下水熱晶化24-30h，然后超聲分散，過濾，濾渣用去離子水洗滌5次，然后將濾渣干燥，得到沸石-活性炭復合材料；

（3）將得到的沸石-活性炭復合材料加入葡萄糖溶液中，在室溫下攪拌2-4h，過濾，將得到的濾渣在溫度453K下靜置干燥2h，然后放入管式爐中，在惰性氣體保護下，823K下炭化2h，即可得到沸石-活性炭復合吸附劑。

優選地，步驟（1）中煤矸石粉、瀝青、白炭黑的質量比為1:3:2。

優選地，所述惰性氣體為氮氣或者氬氣。

優選地，步驟（2）中氫氧化鈉溶液的濃度為4g/L。

優選地，步驟（2）中超聲分散的條件為：超聲功率200-300W、超聲頻率30Hz、超聲時間20-30min。

優選地，步驟（2）中干燥的條件為：先在80℃下干燥2h，然后在105℃下干燥4h。

優選地，步驟（3）中葡萄糖溶液的濃度為0.2g/mL。

本發明的優點：

本發明制備的沸石-活性炭復合吸附劑，BET比表面積和微孔比表面積都大，對CH₄ 和N₂的吸附量大， 而且對CH₄ 和N₂的平衡分離系數為3.0，能用于變壓吸附裝置，實現低濃度甲烷的分離提純。

具體實施方式

實施例1

沸石-活性炭復合吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）按照質量比1:3:2，將煤矸石粉、瀝青、白炭黑混合，烘干，然后在管式爐中，在氮氣保護下，在溫度1123K下炭化2h，然后再通入二氧化碳氣體，然后再1123K下活化24h，得到活化后的樣品；

（2）將活化后的樣品加入濃度為4g/L的氫氧化鈉溶液中，在338K下反應12h，然后在室溫下靜置12h，然后再363K下水熱晶化30h，然后在超聲功率300W、超聲頻率30Hz的條件下，超聲分散30min，過濾，濾渣用去離子水洗滌5次，然后將濾渣先在80℃下干燥2h，然后在105℃下干燥4h，得到沸石-活性炭復合材料；