[發明專利]一種用于VOCs吸附的整體式分子篩吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 202110290281.9
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113058548A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉慶嶺;呂雙春;韓瑞;宋春風
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明公開了一種用于VOCs吸附的整體式分子篩吸附劑的制備方法，包括(1)配置檸檬酸溶液，在室溫下攪拌；(2)稱取分子篩粉末加入到上述檸檬酸溶液中，攪拌形成漿液；(3)將聚四氟乙烯微粉放置在不同形狀的模具中，然后將步驟(2)中得到的分子篩漿液滴加到模具中成型，然后在室溫下干燥；(4)將干燥后的樣品在馬弗爐中500?550℃焙燒4?6h，即得到整體式分子篩吸附劑。本發明制備方法簡單，易操作，不需要添加粘結劑；制備的整體式分子篩吸附劑機械強度高，在干燥條件下，其對甲苯的吸附量達到298mg/g；成型的吸附劑機械強度高，可以達到15N，接近目前工業擠條型分子篩的強度，具有實際工業應用價值。

技術領域

本發明屬于吸附劑技術領域，涉及一種用于VOCs吸附的整體式分子篩吸附劑的制備方法。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是指熔點低于室溫、沸點在50-260℃之間的揮發性有機化合物的總稱，廣泛分布在空氣、土壤、水體中，并且VOCs種類繁多，主要有烴類、鹵代烴、芳香烴、酮類、酯類等。其主要來源于工業源、移動源、生活源，近幾年VOCs的排放量一直呈現遞增趨勢。VOCs種類復雜，嚴重危害人體的神經及免疫系統，造成呼吸道感染、神經錯亂等問題，還可能致癌、致畸、致突變，此外大部分VOCs會形成二次污染，形成光化學煙霧等，嚴重破壞環境質量及人體健康，因此對VOCs的治理迫在眉睫。

目前對于VOCs控制的方法主要有吸收法、吸附法、催化氧化法、生物降解法等，其中吸附法操作簡單，成本較低，凈化效率高等特點，成為了應用較廣泛的處理方法之一。分子篩具有獨特的孔結構，較大的比表面積，較好的穩定性，是一種理想的吸附材料。在實際工業應用中需要將粉末狀的分子篩組裝成具有一定的宏觀形貌和高機械強度的整體式材料進行實際應用。目前工業上通常采用加入粘結劑的方法使分子篩成型。使用的粘結劑分為有機粘結劑和無機粘結劑，有機類粘結劑如合成樹脂、聚氨酯、表面活性劑等，此類粘結劑多與無機粘結劑混合使用，一般不能單獨使用。無機類粘結劑如粘土、高嶺土、硅膠、氧化鋁等。成型過程是將分子篩粉末與粘結劑混合，并加入一定量的水，混合均勻。之后采用擠條、噴霧、滾球等方式成型。為了達到分子篩的強度要求，對于粘土類粘合劑需要加至分子篩質量的10％以上。由于加入了較大量的粘結劑，并且粘結劑在煅燒時不能被去除，使得成型的分子篩中實際分子篩含量下降，降低了應用性能。此外，這些成型方式對技術及設備要求較高，物耗能耗較大。因此，以快速且簡便的方法制備具有高機械強度的整體式分子篩，并且不影響分子篩本身的應用性能仍然是一個挑戰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提出了一種用于VOCs吸附的整體式分子篩吸附劑的制備方法，該制備方法簡單，無需添加粘結劑，并且成型的吸附劑機械強度高，達到15N，接近目前工業擠條型分子篩的強度；此外，表現出優異的吸附性能，在干燥條件下，其對甲苯的吸附量達到298mg/g，比涂覆法制備的整體式分子篩吸附劑的甲苯吸附量高317.9％，比擠壓成型的整體式分子篩吸附劑的吸附量高122.0％，具有實際工業應用價值。

為解決上述技術問題，本發明提出了如下技術方案：

一種用于VOCs吸附的整體式分子篩吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置檸檬酸溶液，在室溫下攪拌；

(2)稱取分子篩粉末加入到上述檸檬酸溶液中，攪拌形成漿液；

(3)將聚四氟乙烯微粉放置在不同形狀的模具中，然后將步驟(2)中得到的分子篩漿液滴加到模具中成型，然后在室溫下干燥；

(4)將干燥后的樣品在馬弗爐中500-550℃焙燒4-6h，即得到整體式分子篩吸附劑。

所述的步驟(1)中，檸檬酸濃度為1-5mol/L。

所述的步驟(1)中攪拌5-10min。

所述的步驟(2)，加入的分子篩質量與檸檬酸溶液的固液比為0.7-1.3g/ml