[發(fā)明專利]低硅鋁比型分子篩及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111127000.4
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113772688A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳再坤;穆新偉;孔劍;王存文;汪鐵林;覃遠(yuǎn)航;馬家玉;李雁博;呂仁亮;馮魏良;王為國
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02;C01B37/00;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 閉釗;崔友明

本發(fā)明涉及一種低硅鋁比型分子篩及其制備方法，首先分別配制堿鋁溶液和硅溶液，然后按照SiO₂：Al₂O₃＝1.00?1.05的硅鋁比將硅溶液與堿鋁溶液混合，快速攪拌所得凝膠并密封加熱靜置陳化，接著繼續(xù)升溫晶化，自然冷卻后過濾、洗滌、干燥、研磨，得到低硅鋁比型分子篩。該低硅鋁比型分子篩產(chǎn)品某些方面的性能(如吸附性、再生性)優(yōu)于中高硅鋁比分子篩，并且制造和使用成本低、可反復(fù)再生循環(huán)利用，與活性炭吸附劑相比安全性大幅度提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分子篩及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低硅鋁比型分子篩及其制備方法。

背景技術(shù)

作為一種不可避免的工業(yè)廢氣，羰基硫(COS)氣體往往濃度較低難以去除，并且殘留的羰基硫會導(dǎo)致下游催化劑中毒和管道儀器設(shè)備損壞，因此COS的治理一直都是待需解決的難題。

利用吸附劑可以吸附去除混合氣中的羰基硫，常見的COS吸附劑存在許多缺點(diǎn)。例如活性炭雖然具有來源廣泛、價(jià)格相對低廉、比表面積大、微孔結(jié)構(gòu)豐富等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)廢氣處理中常見的吸附劑材料，但是活性炭使用后再生困難并且炭損耗率高。另外活性炭的高溫易燃性大大降低了其使用安全性。

分子篩也是一種常見的吸附材料，其具有不同孔徑、比表面積和空腔。分子篩的種類繁多，選擇合適的分子篩有望實(shí)現(xiàn)對COS的高效選擇性吸附，并且分子篩的高溫再生性、安全性要優(yōu)于活性炭。隨著環(huán)保政策日益嚴(yán)格，在治理低濃度大氣量工業(yè)COS污染方面，分子篩越來越多的替代了活性炭。此前我們曾研發(fā)了一種NaY型分子篩產(chǎn)品，并將其用于吸附分離氣體中的COS，已經(jīng)取得了一定的成效。在此基礎(chǔ)上發(fā)明人進(jìn)一步深入研究，通過嚴(yán)格控制硅鋁比調(diào)控分子篩的微觀結(jié)構(gòu)，在增強(qiáng)分子篩疏水性的同時(shí)提高了其COS吸附容量，并且該低硅鋁比型分子篩高溫再生多次后依然保持原有的吸附性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低硅鋁比型分子篩的制備方法，該方法包括以下步驟：(a)將鋁源溶于水中，再加入堿源得到堿鋁溶液，將硅源溶于水中得到硅溶液；(b)按照SiO₂:Al₂O₃＝1.00-1.05的硅鋁比將硅溶液與堿鋁溶液混合，快速攪拌得到凝膠；(c)將凝膠密封加熱后靜置陳化，接著升溫晶化，最后自然冷卻至室溫，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、研磨，得到低硅鋁比型分子篩。

進(jìn)一步的，所述鋁源具體為鋁酸鈉，所述堿源具體為氫氧化鈉與氫氧化鉀的混合物，所述硅源具體為硅酸鈉。

進(jìn)一步的，堿源至少分3次加入，每次加完后攪拌使其徹底溶解再繼續(xù)加入。

進(jìn)一步的，堿鋁溶液中鋁源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％-13％，堿源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％-30.5％，硅溶液中硅源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39％-47.5％。

進(jìn)一步的，混合時(shí)將硅溶液緩慢加入到堿鋁溶液中，加入過程中及加入后4h內(nèi)快速攪拌混合物，使其充分凝膠化。

進(jìn)一步的，凝膠密封加熱溫度為35-80℃，陳化時(shí)間控制在24h以內(nèi)。

進(jìn)一步的，陳化后將混合物繼續(xù)升溫至80-90℃完成晶化，晶化時(shí)間控制在12h以內(nèi)。

進(jìn)一步的，過濾所得濾渣反復(fù)水洗至pH＜8，然后置于80-90℃下烘干，接著研磨成粉即可。

進(jìn)一步的，所述低硅鋁比型分子篩的比表面積為570-650m²/g，孔徑為0.67-0.75nm，微孔孔容為0.23-0.34cm³/g，粒徑為90-130nm，結(jié)晶度為85％-94％。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有上述結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)的低硅鋁比型分子篩。該分子篩可用于分離去除氣體中的COS，吸附飽和的分子篩高溫再生后性能基本不變，可反復(fù)使用。