[發(fā)明專利]一種Cu(I)/分子篩吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210330722.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114558546A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖永厚;楊鑠涵;李玉善;劉旭;梁正奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)盤錦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B01J20/18
• 分類號(hào): B01J20/18;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本發(fā)明提供了一種Cu(I)/分子篩吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括以下步驟：選取分子篩，對(duì)分子篩進(jìn)行干燥處理；將所述分子篩加入醇類溶劑，在室溫下攪拌至混合均勻；緩慢加入一價(jià)銅鹽粉末，在室溫下攪拌得到混合物；對(duì)所述混合物進(jìn)行過濾，烘干，成型，研磨，得到Cu(I)/分子篩吸附劑。整個(gè)制備過程安全簡(jiǎn)便，無需在干燥的惰性氣氛或真空等苛刻的環(huán)境中合成，對(duì)環(huán)境友好且節(jié)約能耗。本發(fā)明提供的Cu(I)/分子篩吸附劑通過一步法引入銅離子對(duì)分子篩吸附劑進(jìn)行改性，能夠提升分子篩的一氧化碳的吸附量，在溫度25℃、壓力1000mbar的條件下CO吸附量高達(dá)4.1mmol/g。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸附劑技術(shù)和吸附材料領(lǐng)域，尤其涉及一種Cu(I)/分子篩吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫氣作為一種重要的清潔和可再生能源，它的高效使用仍然存在較大困難。甲醇制氫被認(rèn)為是最有希望利用在氫燃料電池上的制氫技術(shù)之一，但該方法所產(chǎn)生的氫氣常帶有一氧化碳雜質(zhì)氣體，微量的CO便會(huì)使燃料電池中的催劑中毒，以致影響電池的正常工作，特別是以鉑基為催化劑的氫燃料電池，CO的含量必須低至0.2ppmv，所以甲醇重整制氫必須提純。吸附分離法是利用吸附劑對(duì)不同氣體組分的吸附能力和選擇性差異，通過吸附床層的吸附富集和脫附來實(shí)現(xiàn)高效分離的方法。根據(jù)不同的脫附再生方式，可分為變溫吸附(TSA)和變壓吸附(PSA)。變溫吸附是根據(jù)不同溫度下吸附劑的吸附容量差異實(shí)現(xiàn)再生分離的，變壓吸附是根據(jù)不同壓力下吸附劑的吸附容量差異實(shí)現(xiàn)再生分離的。顯而易見的，通過變溫的加熱－冷卻過程是極度耗能的，相較之下PSA工藝的再生速率更快，能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)易且自動(dòng)化程度高，易于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。目前，有多類型的吸附劑，如多孔碳，多孔有機(jī)聚合物，金屬有機(jī)骨架等，正在被廣泛的研究且性能效果明顯。因此，吸附分離技術(shù)在不久的將來有望替代深冷分離技術(shù)。

專利CN1103816A公開了高選擇性吸附一氧化碳的沸石吸附劑的制備方法，采用離子交換和浸漬的方法將銅離子負(fù)載在NaY沸石上，但需要先將沸石與多水高嶺土類粘土和擴(kuò)孔劑混合擠壓成型，再用含SiO₂的NaOH水溶液進(jìn)行處理制得復(fù)合載體，然后經(jīng)Cu²⁺離子交換成Cu(Ⅱ)-Y沸石，最后用CO或H₂進(jìn)行還原制得成品，過程復(fù)雜，且成本高。專利CN112705180A公開了一種用于CO變壓吸附的吸附劑的制備方法，采用有機(jī)胺對(duì)改性載體進(jìn)行氣固相處理，再與銅源混合并成型，制得吸附劑前驅(qū)體，解決了常規(guī)吸附劑機(jī)械強(qiáng)度低，CO吸附效率不高的問題，但仍然需要先通過鋁源和磷酸對(duì)載體進(jìn)行改性，并且銅離子的分散度較低。

綜上所述，以往文獻(xiàn)中雖然報(bào)導(dǎo)了一些用于吸附一氧化碳的吸附劑的制備方法，但都存在制備過程復(fù)雜、成本高的問題，如何找到一種簡(jiǎn)易快捷的吸附劑制備方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)：a.吸附劑孔容、比表面積高，吸附量較高；b.對(duì)一氧化碳的選擇性高，在氫氣一氧化碳的分離體系中，分離效果明顯；c.銅離子的分散度較高，是目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種一步法快速合成的新型一氧化碳吸附劑，針對(duì)目前CO附劑尚存在吸附容量低、吸附速率低、吸附選擇性不高、吸附劑制備復(fù)雜的問題，該制備方法步驟簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，制備得到的新型一氧化碳吸附劑具有吸附容量大、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。

首先，本發(fā)明提供了一種Cu(I)/分子篩吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

選取分子篩，對(duì)分子篩進(jìn)行干燥處理；

將所述分子篩加入醇類溶劑，在室溫下攪拌至混合均勻；

緩慢加入一價(jià)銅鹽粉末，在室溫下攪拌得到混合物；

對(duì)所述混合物進(jìn)行過濾，烘干，壓片成型，研磨，得到Cu(I)/分子篩吸附劑。

優(yōu)選地，所述分子篩為5A分子篩、ZSM-5分子篩、13X分子篩或NaY分子篩中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述一價(jià)銅鹽為氯化亞銅或硫酸亞銅中的一種或多種。