CN112619597A - 一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及VOCs吸附净化材料技术领域，具体公开了一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料及其制备方法与应用。本发明中制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的方法包括：提供由木浆纤维和玻璃纤维混合后湿法成型制备得到的基底材料；将基底材料的表面与分子筛悬浊乳液接触，使分子筛悬浊乳液中的悬浮成分与基底材料结合，得到分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料。该方法操作简便，便于工业生产，制备的材料中分子筛有效固体含量高，抗压强度好，成本低，吸附性能优，可广泛用于工业有机废气的净化处理。

Description

一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及VOCs吸附净化材料技术领域。具体地说，涉及一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料及其制备方法与应用。
背景技术
工业有机VOCs废气含有大量的苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物，这些物质持续排放到大气环境中对人体伤害巨大，具有致癌、致畸、致突变性。现阶段，处理低浓度、大风量工业有机废气的最有效方法为分子筛转轮浓缩吸脱附+催化燃烧工艺，分子筛浓缩转轮的核心部件为吸附轮芯，轮芯以分子筛为主体吸附材料，通常由涂覆到玻璃纤维纸上成型而制成。这种方法制成的分子筛吸附材料，容易脱落，分子筛固含量低，寿命短。同时采用挤出成型，如蜂窝体、颗粒等，虽能够起到吸附作用，但其内部吸附材料与有机废气接触时间过短，起不到吸附作用，分子筛有效利用率偏低。
此外，吸附轮芯现有技术中还有采用分子筛与纤维原料共同混合后，通过纸张成型方式制备吸附材料的方案，但此方案存在分子筛分散不均匀，固体分子筛保留量低，损失大，制备成本高，单位质量的吸附材料的吸附容量低，无法满足现阶段工业有机废气治理的要求。因此，需要提出一种新的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料及其制备方法与应用，以解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种可提升制备过程中分子筛的有效保留率及分子筛在吸附材料中的有效利用效率的吸附材料的制备方法。
为实现该目的，本发明的技术方案如下：
一种制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的方法，其包括：
提供由木浆纤维和玻璃纤维混合后湿法成型制备得到的基底材料；将所述基底材料的表面与分子筛悬浊乳液接触，使所述分子筛悬浊乳液中的悬浮成分与所述基底材料结合，得到分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料；
所述分子筛悬浊乳液的制备方法为：将分子筛与硅类粘结剂、纤维素醚类衍生物的水溶液混合制备得到所述分子筛悬浊乳液；所述分子筛与所述硅类粘结剂的质量比为100：(10～15)；所述分子筛在所述分子筛悬浊乳液中的质量浓度为5～10％；所述纤维素醚类衍生物在所述分子筛悬浊乳液中的质量浓度为0.09～0.5％。
本发明通过木浆纤维和玻璃纤维共同组成玻璃纤维骨架吸附材料的基材(基底材料)，使得该基材既获得了优异的抗压性能，又具备了耐温性能(最高400℃)，可应用于处理工业生产中的高温废气，且该基材还能被做成多种形状的产品以应用于不同的VOCs(挥发性有机物)处理设备。
本发明通过制备特定配比组成的分子筛悬浊乳液，使分子筛既可均匀分散在悬浊乳液中，又可牢固结合在包含木浆纤维和玻璃纤维的基底材料表面并渗透至基底纤维与纤维缝隙，提高了分子筛在基底材料中的留着率，减少了废液中分子筛含量，避免原料浪费，从而提升了材料性能并节约了生产成本，适合工业化大规模生产。
优选地，所述分子筛在所述分子筛悬浊乳液中的质量浓度为10％，以利于在提高产品对VOCs吸附容量的同时，不影响分子筛的均匀分散。
本领域技术人员可依据吸附材料的应用目的选择分子筛的种类，例如可包括ZSM-5型分子筛、NaY型分子筛、5A型分子筛、13X分子筛、US-Y、BETA分子筛等中的一种或多种。
优选地，所述纤维素醚类衍生物在所述分子筛悬浊乳液中的质量浓度为0.27％，以利于保证分子筛留存率并兼顾产品柔韧性。
优选地，所述分子筛与所述硅类粘结剂、所述纤维素醚类衍生物的水溶液的混合在球磨器具中进行，球磨器具的转速在60～200rad/min，处理时间5～15min，利于分子筛充分分散于悬浊乳液中。
本发明中，所述木浆纤维和所述玻璃纤维的质量比为10：90～30:70。优选为20:80，以利于保证纤维的分散度及产品强度、柔韧性。且在后续与分子筛结合时，有利于保持留存率。
本发明中，所述木浆纤维为的长度为1～4mm，直径为40～60μm；优选长度为2～3mm时，利于增强产品的强度。
优选地，所述木浆纤维为针叶木浆纤维、阔叶木浆纤维中的一种或多种。
本发明中，所述玻璃纤维的长度为4～10mm，直径为7～12μm。
优选地，所述玻璃纤维的长度为6～8mm，直径为9～12μm，以更有利于提高产品强度。
优选地，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维(氧化钠含量低于2％)、中碱玻璃纤维(氧化钠含量为8％-12％)中的一种或两种。
本发明中，所述基底材料的制备方法包括：先将所述木浆纤维和所述玻璃纤维加水进行疏解处理，滤除多余水分得预混物，再将所述预混物与分散剂的水溶液进行混合得混合液；所述分散剂为聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺或聚二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种。优选为聚氧化乙烯，以利于提高纤维的分散度。
本发明中，分散剂的分子量为2000万-3000万。
分散剂的用量为玻璃纤维质量的1％～2％。分散剂的水溶液的质量浓度为0.01-0.02％。
优选地，预混物的制备在纤维疏解器中进行，纤维疏解器的转速为2000～20000rad/min，疏解时间为3～5min。
优选地，预混物与分散剂水溶液的混合(再次疏解)继续在纤维疏解器中进行，纤维疏解器的转速为2000～20000rad/min，再次疏解时间为2～5min。
优选地，所述基底材料的制备方法还包括将所述混合液滤水成基底材料的步骤。
更优选地，滤水成基底材料的具体步骤为将所述混合液倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水成基底材料。
本发明中，所述硅类粘结剂为硅溶胶，以利于分子筛在本发明的浆液中分散均匀，有利于浆液的稳定和喷涂过程中的操作，其中，硅溶胶中SiO2的质量浓度为30％～45％，pH值为7.0～8.0。
在本发明中，所述纤维素醚类衍生物为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。
本发明中所述纤维素醚类衍生物的相对分子质量为2000-10000。
优选为苄基纤维素，其更容易在本发明体系中与纤维产生较强的结合力，促进分子筛牢固地粘合在纤维上。
本发明中，将所述基底材料的表面与所述分子筛悬浊乳液接触的具体方式为：将所述分子筛悬浊乳液喷涂到所述基底材料的表面(优选为喷涂到所述基底材料的正反两面)，所述喷涂的速率为10～100g/min，优选为30～50g/min。
本发明中，分子筛悬浊乳液的喷涂速率变化将影响分子筛的附着情况，故特别选择了特定的喷涂速率，以保证分子筛的均匀附着和最终产品中分子筛的含量。
本发明中，还包括将所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料进行干燥的步骤；所述干燥的具体方式为：先将所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料进行挤压干燥后，再进行加热干燥；所述加热干燥的脱水速率为：每平方米所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料失水速率为3～10g/min，优选8g/min。
本发明中，分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料的干燥速率变化将影响分子筛在纤维上的牢固程度，故特别选择了干燥速率。
本发明中，优选所述加热干燥的温度为90～120℃，维持时间为20～90min。
优选地，本发明挤压干燥的压力为250～500KPa，挤压干燥的时间为2～15min。更优选地，挤压干燥的压力为350～400KPa，挤压干燥的时间为5～10min。
本发明中，还包括将所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料干燥后进行焙烧的步骤，焙烧的温度为280～400℃，优选320～350℃；焙烧的时间为120～300min。
在本发明的一个实施例中，本发明的玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法具体可包括如下步骤：
S100：称取木浆纤维和玻璃纤维，其中，木浆纤维和玻璃纤维质量比为10：90～30:70。
S200：将称取的玻璃纤维和木浆纤维置于标准纤维疏解器中，加适量去离子水后对纤维进行疏解处理；疏解器转速为2000～20000rad/min，疏解时间为3～5min；之后加入质量浓度为0.01-0.02％的分散剂水溶液，控制疏解器转速2000～20000rad/min，再次疏解2～5min，得到混合液A。
S300：称取分子筛和硅类粘结剂置于球磨器具，其中，分子筛与硅类粘结剂的质量之比为100：(10～15)，加入纤维素醚类衍生物的水溶液，使分子筛的质量浓度为5～10％，所述纤维素醚类衍生物的质量浓度为0.09％～0.5％。控制球磨机转速在60～200rad/min，处理5～15min，得到分子筛悬浊乳液B。
S400：将混合液A倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水成基底材料；将分子筛悬浊乳液B均匀地喷涂在基底材料的两面，喷涂速率为10～100g/min，优选为30～50g/min，制备完成的材料先在250～500KPa下压榨2～15min，之后放入90～120℃烘箱中干燥20～90min，控制加热干燥脱水速率,每平方米吸附材料失水速率为3～10g/min，最后在280～400℃的马弗炉中煅烧120～300min，制得分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，材料厚度控制在0.2～0.5mm。其中在分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中，分子筛的固体含量为吸附材料绝干质量的75～85％。
本发明的另一目的是提供一种制备简便、分子筛利用率高、机械性能好的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料。
该分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，根据上述的方法制备得到。
优选，所述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的厚度为0.2～0.5mm；所述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中分子筛的质量为所述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料绝干质量的75～85％。
本发明的再一目的是提供一种上述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料在有机(VOCs)废气处理中的应用。
具体可作为分子筛浓缩转轮的吸附轮芯或应用于处理VOCs的固定吸附床或浓缩转轮中。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，通过本方法制备的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中分子筛有效含量高，抗压强度好，能制备成多种形状的产品应用于处理VOCs的固定吸附床或浓缩转轮中，解决了现有技术中存在的吸附材料利用率低、吸附效果差、分子筛掉粉严重、有效保留率低等问题。且本发明提供的制备方法简单合理，更加适合工厂的大规模生产，有利于推进分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的成本降低，极具市场竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例5制备得到的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本发明具体实施方式部分所用硅溶胶中SiO2的质量浓度为30％，pH值为7.4。
实施例1
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
S100：分别称取分子量为2000万的聚氧化乙烯1g，去离子水10000g，搅拌均匀，配置成质量浓度为0.01％的聚氧化乙烯水溶液，备用。
S200：分别称取木浆纤维10g和玻璃纤维90g，备用。其中木浆纤维为针叶木浆纤维素，长度为3mm，直径为50μm；玻璃纤维为无碱玻璃纤维，长度为4mm，直径为7μm。
S300：将S200称取的玻璃纤维和木浆纤维混合后，置于标准纤维疏解器中，加去离子水1000g后对纤维进行疏解处理；疏解器转速设置为10000rad/min，疏解时间为3min,滤去多余的水分；按照聚氧化乙烯的添加量为玻璃纤维质量的1％，将S100配置好的溶液9000g加入盛有纤维的疏解器中，设置疏解器转速为10000rad/min，再次疏解2min，得到混合液A。
S400：分别称取分子量为2000的羧甲基纤维素3g，去离子水1000g，配置成含羧甲基纤维素质量浓度为0.3％的水溶液，备用。
S500：分别称取ZSM-5分子筛100g和硅溶胶10g，按照分子筛在分子筛悬浊乳液B中的质量浓度为10％，分别加入S400配置好的890g溶液中，搅拌后转移至球磨机中，球磨机转速设置为200rad/min，处理15min，得到分子筛悬浊乳液B，通过灯光照射，纤维呈单丝状态，分子筛均匀分散在浆液中，且无下沉现象，静止1小时，部分纤维有少量团聚现场，其他保持原来状态。
S600：将S300配置好的混合液A倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水，形成纤维基底材，其中，抄片器的宽度为0.5m，长度控制在0.5m；将分子筛悬浊乳液B均匀地缓慢喷涂在纤维基底材料的两面，喷涂速率控制为30g/min。
S700：喷涂完成后的材料先在250kPa下压榨15min，之后放入120℃烘箱中干燥60min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为5g/min，最后在350℃的马弗炉中煅烧120min，制得分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，材料厚度控制在0.3mm。其中在分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中，分子筛的固体含量为吸附材料绝干质量的85％。
实施例2
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
S100：分别称取分子量为3000万的聚丙烯酰胺2g，去离子水10000g，搅拌均匀，配置成质量浓度为0.02％的聚丙烯酰胺水溶液，备用。
S200：分别称取木浆纤维20g和玻璃纤维80g，备用。其中木浆纤维为阔叶木浆纤维素，长度为4mm，直径为60μm；玻璃纤维为中碱玻璃纤维，长度为4mm，直径为7μm。
S300：将S200称取的玻璃纤维和木浆纤维混合后，置于标准纤维疏解器中，加去离子水1000g后对纤维进行疏解处理；疏解器转速设置为20000rad/min，疏解时间为3min,滤去多余的水分；按照聚丙烯酰胺的添加量为玻璃纤维质量的2％，将S100配置好的溶液8000g加入盛有纤维的疏解器中，设置疏解器转速为20000rad/min，再次疏解3min，得到混合液A。
S400：分别称取分子量为10000的羟乙基纤维素10g，去离子水2000g，配置成含羟乙基纤维素质量浓度为0.5％的水溶液，备用。
S500：分别称取US-Y分子筛100g和硅溶胶15g，按照分子筛在分子筛悬浊乳液B中的质量浓度为5％，分别加入S400配置好的1885g溶液中，搅拌后转移至球磨机中，球磨机转速设置为60rad/min，处理5min，得到分子筛悬浊乳液B，通过灯光照射，纤维呈单丝状态，分子筛均匀分散在浆液中，静止1小时，分子筛有微量下沉，搅拌后，恢复原来状态。
S600：将S300配置好的混合液A倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水，形成纤维基底材料，其中，抄片器的宽度为0.5m，长度控制在0.5m；将分子筛悬浊乳液B均匀地缓慢喷涂在纤维基底材料的两面，喷涂速率控制为10g/min。
S700：喷涂完成后的材料先在500kPa下压榨5min，之后放入90℃烘箱中干燥90min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为10g/min，最后在280℃的马弗炉中煅烧300min，制得分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，材料厚度控制在0.5mm。其中在分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中，分子筛的固体含量为吸附材料绝干质量的85％。
实施例3
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
S100：分别称取分子量为2000万的聚氧化乙烯2g，去离子水10000g，搅拌均匀，配置成质量浓度为0.02％的聚氧化乙烯水溶液，备用。
S200：分别称取木浆纤维15g和玻璃纤维85g，备用。其中木浆纤维为针叶木浆纤维，长度为3mm，直径为50μm；玻璃纤维为无碱玻璃纤维，长度为4mm，直径为7μm。
S300：将S200称取的玻璃纤维和木浆纤维混合后，置于标准纤维疏解器中，加去离子水1000g后对纤维进行疏解处理；疏解器转速设置为10000rad/min，疏解时间为3min,滤去多余的水分；按照聚氧化乙烯的添加量为玻璃纤维质量的1.5％，将S100配置好的溶液6375g加入盛有纤维的疏解器中，设置疏解器转速为10000rad/min，再次疏解3min，得到混合液A。
S400：分别称取分子量为2000的羧甲基纤维素1g，去离子水2000g，配置成含羧甲基纤维素质量浓度为0.5％的水溶液，备用。
S500：分别称取ZSM-5和US-Y分子筛(二者质量比为1:1)合计100g和硅溶胶15g，按照分子筛在分子筛悬浊乳液B中的质量浓度为10％，分别加入S400配置好的885g溶液中，搅拌后转移至球磨机中，球磨机转速设置为200rad/min，处理15min，得到分子筛悬浊乳液B，通过灯光照射，纤维呈单丝状态，分子筛均匀分散在浆液中，且无下沉现象，静止0.5小时，分子筛有微量下沉，纤维有部分团聚，搅拌后恢复原来状态。
S600：将S300配置好的混合液A倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水，形成得到纤维基底材料，其中，抄片器的宽度为0.5m，长度控制在0.5m；将分子筛悬浊乳液B均匀地缓慢喷涂在纤维基底材料的两面，喷涂速率控制为50g/min。
S700：喷涂完成后的材料先在400kPa下压榨8min，之后放入120℃烘箱中干燥60min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为3g/min，最后在350℃的马弗炉中煅烧120min，制得分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，材料厚度控制在0.4mm。其中在分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中，分子筛的固体含量为吸附材料绝干质量的83％。
实施例4
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
S100：分别称取分子量为2000万的聚二甲基二烯丙基氯化铵1.5g，去离子水15000g，搅拌均匀，配置成质量浓度为0.01％的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，备用。
S200：分别称取木浆纤维30g和玻璃纤维70g，备用。其中木浆纤维为针叶木浆纤维，长度为3mm，直径为50μm；玻璃纤维为无碱玻璃纤维，长度为4mm，直径为7μm。
S300：将S200称取的玻璃纤维和木浆纤维混合后，置于标准纤维疏解器中，加去离子水1000g后对纤维进行疏解处理；疏解器转速设置为2000rad/min，疏解时间为5min,滤去多余的水分；按照聚二甲基二烯丙基氯化铵的添加量为玻璃纤维质量的1.5％，将S100配置好的溶液10500g加入盛有纤维的疏解器中，设置疏解器转速为20000rad/min，再次疏解3min，得到混合液A。
S400：分别称取分子量为10000的乙基纤维素1.5g，去离子水1500g，配置成含乙基纤维素质量浓度为0.1％的水溶液，备用。
S500：分别称取13X分子筛100g和硅溶胶10g，按照分子筛在分子筛悬浊乳液B中的质量浓度为8％，分别加入S400配置好的1140g溶液中，搅拌后转移至球磨机中，球磨机转速设置为100rad/min，处理10min，得到分子筛悬浊乳液B，通过灯光照射，纤维呈单丝状态，分子筛均匀分散在浆液中，且无下沉现象，静止1小时，悬浊液有微量团聚和下沉，搅拌后恢复原来状态。
S600：将S300配置好的混合液A倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水，形成纤维基底材料，其中，抄片器的宽度为0.5m，长度控制在0.5m；将分子筛悬浊乳液B均匀地缓慢喷涂在纤维基底材料的两面，喷涂速率控制为100g/min。
S700：喷涂完成后的材料先在500kPa下压榨15min，之后放入90℃烘箱中干燥20min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为6g/min，最后在400℃的马弗炉中煅烧180min，制得分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，材料厚度控制在0.35mm。其中在分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中，分子筛的固体含量为吸附材料绝干质量的75％。
实施例5
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，包括如下步骤：
S100：分别称取分子量为2000万的聚氧化乙烯1g，去离子水10000g，搅拌均匀，配置成质量浓度为0.01％的聚氧化乙烯水溶液，备用。
S200：分别称取木浆纤维20g和玻璃纤维80g，备用。其中木浆纤维为针叶木浆纤维，长度为3mm，直径为50μm；玻璃纤维为中碱玻璃纤维，长度为7mm，直径为12μm。
S300：将S200称取的玻璃纤维和木浆纤维混合后，置于标准纤维疏解器中，加去离子水1000g后对纤维进行疏解处理；疏解器转速设置为15000rad/min，疏解时间为3min,滤去多余的水分；按照聚氧化乙烯的添加量为玻璃纤维质量的1.0％，将S100配置好的溶液8000g加入盛有纤维的疏解器中，设置疏解器转速为10000rad/min，再次疏解3min，得到混合液A。
S400：分别称取分子量为8000的苄基纤维素3g，去离子水1000g，配置成含苄基纤维素质量浓度为0.3％的水溶液，备用。
S500：分别称取ZSM-5和BETA分子筛共计100g(二者质量比为1：1)和硅溶胶15g，按照分子筛在分子筛悬浊乳液B中的质量浓度为10％，分别加入S400配置好的885g溶液中，搅拌后转移至球磨机中，球磨机转速设置为60rad/min，处理15min，得到分子筛悬浊乳液B，通过灯光照射，纤维呈单丝状态，分子筛均匀分散在浆液中，且无下沉现象，静止1小时，仍保持原来状态。
S600：将S300配置好的混合液A倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水，形成纤维基底材料，其中，抄片器的宽度为0.5m，长度控制在0.5m；将分子筛悬浊乳液B均匀地缓慢喷涂在纤维基底材料的两面，喷涂速率控制为60g/min。
S700：喷涂完成后的材料先在400kPa下压榨9min，之后放入120℃烘箱中干燥20min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为8g/min，最后在350℃的马弗炉中煅烧300min，制得分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料(参见图1)，材料厚度控制在0.3mm。其中在分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中，分子筛的固体含量为吸附材料绝干质量的85％。
实施例6
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，其与实施例5相同，区别仅在于S500，本实施例选用的分子筛为5A。
实施例7
一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的制备方法，其与实施例5相同，区别仅在于S500，本实施例选用的分子筛为NaY。
对比例1
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于步骤S200木浆纤维和玻璃纤维质量比为40：60。
对比例2
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S300中疏解转速为1500rad/min。
对比例3
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S400，添加苄基纤维素1g。
对比例4
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S500，分别称取ZSM-5和BETA分子筛共计100g和硅溶胶8g。
对比例5
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S600，喷涂速率控制为120g/min。
对比例6
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S700，喷涂完成后的材料先在520kPa下压榨20min，之后放入80℃烘箱中干燥5min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为8g/min。
对比例7
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S700：烘箱温度为160℃，干燥时间为10min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为15g/min。
对比例8
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于S700：最后在450℃的马弗炉中煅烧100min。
对比例9
采用与实施例5相同的方式制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，区别仅在于：在S500后，直接将混合液A和分子筛悬浊乳液B混合均匀，疏解2min，倒入抄片器中搅拌均匀后迅速滤水成纸；之后在400KPa下压榨9min，之后放入120℃烘箱中干燥20min，控制加热干燥脱水速率为每平方米吸附材料失水速率为8g/min，最后在350℃的马弗炉中煅烧300min。
实验例1
对上述实施例1至7及对比例1至9制备得到的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的样品进行性能测试。测试结果见表1。
按GB/T451.3-2002进行玻璃纤维骨架吸附材料厚度的测定；按GB/T451.2-2002进行玻璃纤维骨架吸附材料定量的测定，即对分子筛百分含量进行测定，本发明所指分子筛百分含量为分子筛的固体含量占最终吸附材料绝干质量的百分比；按GB/T2679.8-2016进行玻璃纤维骨架环压强度的测定；按GB/T22898-2008进行玻璃纤维骨架吸附材料抗张强度的测定(恒速拉伸法)。
由表1的数据可以看出，通过本发明提供的制备方法，生产出的样品在保证厚度在0.3～0.5mm，分子筛在材料中质量百分占比为75～85％，抗张强度≥1.0KN/m，环压强度≥1.3KN/m，可广泛应用于不同的VOCs处理设备。其中实施例5，在保证产品相对较薄的厚度下，分子筛含量为85％，其环压强度和抗张强度均优于同类。
而对比例中，均存在不同问题，不能满足综合要求。
实验例2
分别选取通过上述实施例1-7和对比例1、对比例3～对比例9所制备得到的玻璃纤维骨架分子筛纸进行甲苯吸附性能测试，具体方式如下：
将分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，用剪刀裁成直径小于2mm的块状材料，取10g置于动态吸附性能测试装置(内径为20cm的U型管)中的石英反应器内进行测试。以甲苯和水为测试吸附物，通过在一定温度下鼓泡和空气稀释，配置一定浓度和湿度的甲苯气流，测试本发明所制备的吸附材料吸附甲苯性能。
其中，在空塔线速度为0.2m/s，石英反应器入口甲苯的浓度为200mg/m3，湿度为85％，体积空速为6000h-1的条件下测试。采用气相色谱仪分析测定尾气中甲苯的浓度。在吸附过程中，出口气体浓度达到入口浓度的5％设为穿透点、达到100％时被认为吸附饱和，从开始吸附到穿透点之间的时间为穿透时间，从开始吸附到吸附饱和点之间的时间为饱和吸附时间。
W1：吸附材料质量；
W2：反应器出口浓度为10mg/m3时吸附材料质量；
甲苯穿透吸附容量＝(W2-W1)÷W1×100。
为了测试分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中分子筛和纤维的牢固程度，本实验例还采用GB/T 20810-2018卫生纸(含卫生纸原纸)标准中规定的方式，对实施例1-7和对比例1、对比例3～对比例9所制备得到的玻璃纤维骨架分子筛纸的掉粉率进行测定。其中，掉粉率低于0.5％以下为合格品。具体结果见表1。
表1性能测试数据
Figure BDA0002841267620000161
Figure BDA0002841267620000171
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种制备分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的方法，其特征在于，包括：
提供由木浆纤维和玻璃纤维混合后湿法成型制备得到的基底材料；将所述基底材料的表面与分子筛悬浊乳液接触，使所述分子筛悬浊乳液中的悬浮成分与所述基底材料结合，得到分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料；
所述分子筛悬浊乳液的制备方法为：将分子筛与硅类粘结剂、纤维素醚类衍生物的水溶液混合制备得到所述分子筛悬浊乳液；所述分子筛与所述硅类粘结剂的质量比为100：(10～15)；所述分子筛在所述分子筛悬浊乳液中的质量浓度为5～10％；所述纤维素醚类衍生物在所述分子筛悬浊乳液中的质量浓度为0.09～0.5％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木浆纤维和所述玻璃纤维的质量比为10：90～30:70；
优选，所述木浆纤维的长度为1～4mm，直径为40～60μm；所述玻璃纤维的长度为4～10mm，直径为7～12μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基底材料的制备方法包括：先将所述木浆纤维和所述玻璃纤维加水进行疏解处理，滤除多余水分得预混物，再将所述预混物与分散剂的水溶液进行混合得混合液；所述分散剂为聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺或聚二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅类粘结剂为硅溶胶；和/或，所述纤维素醚类衍生物为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述基底材料的表面与所述分子筛悬浊乳液接触的具体方式为：将所述分子筛悬浊乳液喷涂到所述基底材料的表面，所述喷涂的速率为10～100g/min，优选为30～50g/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料进行干燥的步骤；所述干燥的具体方式为：先将所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料进行挤压干燥后，再进行加热干燥；所述加热干燥的脱水速率为：每平方米所述分子筛基湿玻璃纤维骨架吸附材料失水速率为3～10g/min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热干燥的温度为90～120℃，维持时间为20～90min。
8.一种分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料，其特征在于，所述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料的厚度为0.2～0.5mm；所述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料中分子筛的质量为所述分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料绝干质量的75～85％。
10.根据权利要求8或9所述的分子筛基玻璃纤维骨架吸附材料在有机废气处理中的应用。
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