[發(fā)明專利]用于高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs的核殼分子篩吸附劑及制備方法

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112675818A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 陸朝陽;張以飛;徐遵主;儀得志;張紀文;金小賢;劉東;李明
• 申請（專利權）人: 南京大學環(huán)境規(guī)劃設計研究院集團股份公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王楠

本發(fā)明提供一種用于高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs的核殼分子篩吸附劑及其制備方法，在有機硅烷嫁接修飾前，預先在Y型分子篩晶體外表面生長一層介孔二氧化硅殼層，得到Y@meso?SiO₂核殼分子篩，再將有機硅烷沉積于介孔二氧化硅殼層，得到有機硅烷改性的疏水型介孔二氧化硅殼層，最終得到疏水型Y@meso?SiO₂?S核殼吸附劑。本發(fā)明解決了有機硅烷嫁接沉積修飾而引起的Y分子篩孔口縮小或堵塞的問題，殼相Y分子篩保持原有結晶度，從而表現出較高的吸附容量；本發(fā)明設計合理，操作方便，制備得到的超疏水型Y@meso?SiO₂?S核殼吸附劑可在高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs，實用性強，適宜推廣。

技術領域：

本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種用于高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs的核殼分子篩吸附劑及制備方法。

背景技術：

由于國家對環(huán)境保護越來越重視，各企業(yè)對VOCs進行有效地治理，減少對VOCs的排放迫在眉睫。由于吸附法具有去除效率高，凈化徹底，能耗低，工藝成熟，易與其他處理方法結合等特點，非常適用于低濃度VOCs的處理或回收工藝中。目前工業(yè)中使用最多的吸附劑是活性炭，因為其具有原料種類多、來源廣泛，比表面積大和具有豐富的微孔結構等優(yōu)點。但是在實際應用中，工業(yè)廢氣往往帶有大量的水汽，活性炭的吸附性能容易受到水汽影響，并且活性炭不易再生，特別是在吸附VOCs后的熱再生處理工藝存在火災隱患，不符合安全生產要求。

分子篩具有耐高溫、不可燃、再生性能好、吸附容量大以及適用范圍廣等優(yōu)點，因此在氣體分離、氣體干燥、廢水處理以及油品清潔等領域得到了十分廣泛的應用。在各種各樣的分子篩中，Y型沸石分子篩具有三維十二元環(huán)狀孔道結構，孔道平均尺寸達到0.74nm，大多數的有機分子都能進入其孔道而被吸附，并且Y型分子篩具有較大的比表面積，能夠吸附更多的VOCs。但是Y型分子篩硅鋁比較低，對極性較大的水分子會優(yōu)先吸附，這種強親水性阻礙了其進一步工業(yè)化應用。研究發(fā)現，在高濕度條件下Y型分子篩幾乎不吸附VOCs。目前常用提高Y分子篩疏水性的改性方法是采用高溫水蒸氣處理脫除分子篩骨架中的鋁原子，從而達到提高分子篩硅鋁比的目的。為了獲得較高硅鋁比的疏水型Y分子篩(SiO₂/Al₂O₃40)，往往需要經過多次高溫水熱處理，但是多次高溫水熱處理法對分子篩結晶度破壞較大，比表面積損失較多，從而影響其吸附容量。研究表明，在分子篩外表面進行有機硅烷嫁接修飾，可顯著提高分子篩晶體外表面的疏水性。但是有機硅烷負載于分子篩晶體外表面，會造成分子篩孔口縮小或堵塞，從而導致其吸附容量較低。基于此，本發(fā)明提出一種用于高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs的核殼分子篩吸附劑及制備方法以解決上述問題。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，提供一種用于高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs的核殼分子篩吸附劑、制備方法及應用，以解決有機硅烷嫁接沉積修飾而引起的Y型分子篩孔口縮小或堵塞的問題。

本發(fā)明采用以下技術方案：

一種用于高濕度氛圍下選擇性吸附VOCs的核殼分子篩吸附劑的制備方法，先在Y型分子篩晶體外表面生長一層介孔二氧化硅殼層，得到Y@meso-SiO₂核殼分子篩；再將有機硅烷沉積于介孔二氧化硅殼層，得到有機硅烷改性的疏水型介孔二氧化硅殼層，最終得到疏水型Y@meso-SiO₂-S核殼吸附劑。

進一步的，本發(fā)明具體包括以下步驟：

S1、改性Y型分子篩的制備：

將Y型分子篩與聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液混合，并在室溫下攪拌，隨后離心洗滌、干燥，得到聚二烯丙基二甲基氯化銨改性的Y型分子篩；

S2、Y@meso-SiO₂核殼分子篩的制備：