[發明專利]一種整體結構吸附劑、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811325013.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111151219A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 王勝;王樹東;林樂;袁中山;李德意
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 王惠

本申請公開了一種整體結構吸附劑、其制備方法及其應用，所述整體結構吸附劑包括介孔分子篩、粘土、莫來石纖維；所述整體結構吸附劑中介孔分子篩、粘土、莫來石纖維的質量比為40～80：5～20：10～30。該整體結構吸附劑吸附容量高、安全性能好、強度高、不易開裂、耐水性能強、使用壽命長、制備工藝簡單、制備成本低的整體結構吸附劑及制備方法。

技術領域

本申請涉及一種用于凈化VOCs氣體的整體結構吸附劑，特別涉及一種用于吸附VOCs氣體的整體擠出型分子篩吸附劑的制備方法，屬于環境保護領域。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是一類重要的空氣污染物，通常是指沸點50～260℃、室溫下飽和蒸氣壓超過133.132kpa的有機化合物，包括烴類、鹵代烴、芳香烴、多環芳香烴等。工業排放如化工廠排出的工藝尾氣、廢棄物焚燒的煙氣中含有多種VOCs，機動車排放的尾氣中含有未完全燃燒的烴類物質。VOCs的成分復雜，對人體的危害大，所具有的特殊氣味能導致人體呈現種種不適感，并具有毒性和刺激性。已知許多VOCs具有神經毒性、腎臟和肝臟毒性，甚至具有致癌作用，能損害血液成分和心血管系統，引起胃腸道紊亂，誘發免疫系統、內分泌系統及造血系統疾病，造成代謝缺陷。因此，VOCs的排放對人類的健康具有非常嚴重的后果，引起了人們的普遍關注。

VOCs污染控制方法主要有焚燒法、吸附法、冷凝法、電暈法、膜分離法、光催化氧化法及生物法等。其中吸附法是有效處理低濃度VOCs的方法之一。對VOCs去除率的高低取決于吸附劑的種類、VOCs的組分與濃度、操作條件(溫度、壓力、濕度)等。常用的吸附劑有活性炭、活性炭纖維、沸石、分子篩、柱狀粘土、活性氧化鋁、硅膠等。用活性炭作為吸附劑存在安全性低，吸附效率差，孔道容易堵塞，使用周期短，危廢處理困難等缺點。分子篩具有八面沸石籠狀結構，具有水熱穩定性好，比表面大，吸附能力強和不具可燃性等優點。

通常將分子篩制備成蜂窩狀方法有擠壓法和浸涂法。浸涂法即將商業化的蜂窩陶瓷浸入到含有分子篩的漿料中，在經過吹掃、干燥和焙燒等工藝制備出厚度從幾微米到幾十微米的分子篩涂層。專利CN1288781A和CN1269262A公開了一種在塊狀堇青石蜂窩陶瓷載體上原位合成鎂堿SiO₂沸石的方法。首先將一定比例的Al₂O₃、SiO₂、Na₂O和水配置成凝膠漿料，然后將該凝膠漿料浸涂在蜂窩陶瓷載體上，最后再在有機胺溶液中在一定溫度下晶化幾天后，再經洗滌、干燥和焙燒制得具有分子篩涂層的成品。上述浸涂法技術主要有與載體表面結合不牢、分子篩涂層薄、工藝復雜和成本高等缺點。專利CN101905145A利用擠壓法制造了一種蜂窩狀的分子篩材料，這種方法雖然制造工藝簡單，但是分子篩的晶格在高強度的擠壓下容易破壞，從而致使其失去吸附能力。專利CN103111322A報道了一種N₂O分解用的整體式蜂窩分子篩催化劑制備方法，該方法是將活性組分、粘結劑、助擠劑等通過加壓直接出現成型，制備成整體式蜂窩分子篩催化劑，但該方法僅局限于實驗室，制備的尺寸較小，并沒有在工業上形成完整的工藝路線，工程放大問題有待解決，應用領域較窄。

分子篩為多孔材料，熱敏指數高，干燥過程中容易開裂，因此其成型制備直接影響分子篩催化劑的工業推廣應用。干燥過程中，溫度和濕度的控制，干燥方式的選擇決定了坯體失水的速率，從而影響坯體的形狀和強度。為實現其在工業大規模應用，必須形成完整的工藝路線和制備方法，各項指標應嚴格控制，才能得到合格的工業應用產品。

為此，本發明的目的是提供一種吸附容量高、安全性能高、強度高、不易開裂、耐水性能強、使用壽命長、制備工藝簡單、制備成本低的整體結構吸附劑。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種整體結構吸附劑，針對目前公開的凈化VOCs氣體的吸附劑吸附容量低、安全性能低、制備復雜、成本高等缺點，該吸附容量高、安全性能好、強度高、不易開裂、耐水性能強、使用壽命長、制備工藝簡單、制備成本低的整體結構吸附劑及制備方法。