[發明專利]一種用于吸附揮發性有機污染物的硅藻土/分子篩復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811522149.0
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109304141A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 康春莉;劉芳;田濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;胡景陽

本發明公開了一種用于吸附揮發性有機污染物的硅藻土/分子篩復合材料的制備方法。本發明以吉林省優勢礦產資源硅藻土為原料，利用強酸和強堿對其表面和孔道進行修飾，提高其純度并通過溶蝕作用擴大孔徑，以防止大孔被堵塞和提高沸石負載率。然后在改性后的硅藻土表面負載納米沸石晶種，再通過水熱處理使硅藻土表面進一步生長出致密的納米沸石膜。所制備的硅藻土/分子篩復合材料的比表面積和孔體積較原始硅藻土有較大提升，對揮發性有機污染物如丙酮、乙酸乙酯和甲苯有理想的吸附效果。實驗結果表明該硅藻土/分子篩復合材料有選擇性吸附的優點。另外，該材料通過與黏土混合制備顆粒吸附劑能夠被更廣泛地應用到工業生產中。

技術領域

本發明涉及一種硅藻土/分子篩復合材料的制備方法，具體涉及硅藻土與Silialite-1和Beta分子篩復合的制備方法，用于吸附揮發性有機污染物。

背景技術

近年來，隨著工業發展和城市化進程的加快，大氣環境污染問題日益加劇，揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)引發的一系列嚴重的環境和人類健康問題受到全球的廣泛關注。一方面，排放到大氣中的VOCs會誘發霧霾等環境污染；另一方面，長時間接觸一定劑量的VOCs，可能會導致呼吸系統或造血系統疾病。

當前的處理VOCs的方法有很多種，主要有銷毀技術和回收技術，包括吸收技術、吸附技術、生物凈化技術、催化燃燒技術和等離子體凈化技術等。目前對于許多低濃度有機廢氣的治理，吸附法被認為是運行費用低、凈化效果好、能耗低、應用理想的工藝路線，在工業方面的應用也最廣。吸附法的關鍵就是吸附材料和吸附工藝的選擇，目前工業上應用最廣的的兩種吸附劑為活性炭和沸石分子篩。與活性炭相比，納米沸石分子篩具有規則的孔道結構，具有選擇吸附特性。另外其熱穩定性高，具有高比表面積和孔體積。但是目前納米沸石分子篩材料的工業應用仍存在以下問題：(1)單一的孔徑分布致使納米沸石分子篩僅對一定尺寸的小分子VOCs具有吸附作用，不利于多組分VOCs的吸附；(2)納米沸石粒子間團聚問題也會降低吸附效率，提高污染物處理成本。因此，制備具有多級孔結構，分散性較好的納米沸石復合材料是解決上述問題的關鍵。

硅藻土是由硅藻生物的遺骸(硅藻殼體)經沉積堆積后形成的一種生物沉積巖。硅藻土是我國探明儲量居世界第二位的優勢礦產資源，吉林省硅藻土遠景儲量在3億噸以上,在我國乃至亞洲硅藻土儲量和開發格局中占重要的一席。硅藻土在我國儲量十分豐富，并且具有孔容大，化學穩定性好等特點，是一種具有潛在前景的環境吸附材料，但是單一的硅藻土也存在吸附效率較低的局限。將硅藻土與分子篩復合，制備多級孔道新型吸附材料，將其應用于VOCs的吸附，具有重大的研究價值和應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種硅藻土/分子篩復合材料，該材料對揮發性有機污染物，如丙酮、乙酸乙酯、甲苯具有較好的吸附能力，并且在多組分VOCs競爭吸附中有選擇性吸附的性質。

本發明的主要原理是：(1)微介孔法：利用鹽酸改性溶解硅藻土表面及孔隙內的粘土雜質，隨后將其置于氫氧化鈉溶液中水浴加熱。堿煮起擴孔作用，防止負載分子篩時堵塞大孔結構，并且能夠形成介孔結構，制備多級孔吸附材料。(2)二次生長法：將硅藻土用陽離子聚合劑處理，使其帶正電；將分子篩分散在氨水中制備溶膠，調節pH至9～10，使其帶負電。將分子篩晶種負載到硅藻土中，通過在沸石合成液中水熱反應，使分子篩在硅藻土中以晶種為起點，有序地生長起來，形成均一的沸石膜。

本發明的用于吸附揮發性有機污染物的硅藻土/分子篩復合材料是通過以下方法制備的，該制備方法包括以下步驟：

1)將正硅酸乙酯，四丙基氫氧化銨和水按摩爾比例25：9：480混合，Silicalite-1沸石合成液攪拌均勻后置于水熱釜中，100℃晶化4天，固液分離后洗滌、于60℃下烘干，干燥后的產物在空氣氣氛中加熱至550℃，焙燒6小時得到納米Silicalite-1；