CN113231009A - 一种氨气吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种氨气吸附剂及其制备方法,属于环境净化技术领域。该氨气吸附剂,包括活性组分和堇青石蜂窝陶瓷;所述活性组分包括分子筛和金属氯化物。本发明能够应用于氨气吸附方面。
Description
技术领域
本发明属于环境净化技术领域,具体涉及一种氨气吸附剂及其制备方法。
背景技术
氨气(NH3)是一种重要的化工原料,被广泛地应用在工业中。同时氨气也是具有污染性和强腐蚀性的大气污染物,会对人体健康和生态环境造成极大的影响。一方面,氨气会刺激呼吸道和其他人体组织;另一方面,氨气能与大气中的NOx和SO2结合,并经过一系列化学转化形成颗粒物,引起雾霾。根据室内空气质量标准,室内最高氨气浓度为0.2635ppm。因此如何减少氨气的排放,降低环境中氨气的含量成为目前亟待研究解决的问题。
目前国内外用于氨气吸附及回收利用的吸附材料主要有沸石、活性炭、氧化石墨烯、氧化铝、硅胶及多孔有机聚合物等,但这些材料难以形成稳定的多孔材料,与氨气的接触面积小,其吸附容量往往不高,对这些材料进行碱土金属氯化物功能改性和设计,可以提高吸附容量,但是通过碱土金属氯化物改性的吸附材料在实际使用过程中存在比较严重的膨胀粉化和结块现象,这对于长期吸附是不利的。
发明内容
本发明针对上述碱土金属氯化物改性后的吸附剂容易膨胀粉化和结块的技术问题,提出了一种氨气吸附剂及其制备方法,该吸附剂不仅氨气吸附效果好,且无粉化和结块现象。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
本发明提供了一种氨气吸附剂,包括活性组分和堇青石蜂窝陶瓷;所述活性组分包括分子筛和金属氯化物。
优选的,按重量百分比计,所述活性组分为堇青石蜂窝陶瓷的25%~35%。
优选的,所述分子筛为ZSM-5分子筛、β分子筛或SAPO-34分子筛。
优选的,所述金属氯化物为氯化铜、氯化镁或氯化钙。
优选的,所述分子筛与金属氯化物的质量比为1:0.05~0.2。
优选的,所述堇青石蜂窝陶瓷的粒度为200~400目。
本发明提供了一种上述方案所述的氨气吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
将金属氯化物溶于溶剂中,得到金属氯化物溶液;
将分子筛与金属氯化物溶液混合、干燥,得到活性组分;
将活性组分配制成浆料涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上,得到氨气吸附剂。
优选的,所述涂覆的方式为真空吸附。
优选的,所述活性组分配制成浆料的方法为:将活性组分、水和粘结剂进行混合;所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶或拟薄水铝石。
优选的,所述活性组分、粘结剂和水的质量比为1:0.5~1:8~8.5。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
本发明提供的氨气吸附剂,包括活性组分和堇青石蜂窝陶瓷;所述活性组分包括分子筛和金属氯化物,本发明将活性组分涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上可以进一步增大与氨气的接触面积,增大氨气的吸附量,同时吸附剂组分涂敷在蜂窝陶瓷上,充分分散了吸附剂组分,从而可以避免吸附剂堆积结块粉化掉落。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种氨气吸附剂,包括活性组分和堇青石蜂窝陶瓷;所述活性组分包括分子筛和金属氯化物。
在本发明中,按重量百分比计,所述活性组分优选为堇青石蜂窝陶瓷的25%~35%,更优选为30%。在本发明中,所述分子筛优选为ZSM-5分子筛、β分子筛或SAPO-34分子筛。本发明提供的上述分子筛比表面大,同时也易吸附氨气。
在本发明中,所述金属氯化物优选为氯化铜、氯化镁或氯化钙。在本发明中,所述分子筛与金属氯化物的质量比为1:0.05~0.2,更优选为1:0.1。
在本发明中,所述堇青石蜂窝陶瓷的粒度优选为200~400目。
本发明对上述分子筛、金属氯化物和堇青石蜂窝陶瓷的来源没有特殊限定,采用本领域常规市售产品即可。
本发明提供了一种上述方案所述的氨气吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
将金属氯化物溶于溶剂中,得到金属氯化物溶液;
将分子筛与金属氯化物溶液混合、干燥,得到活性组分;
将活性组分配制成浆料涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上,得到氨气吸附剂。
本发明将金属氯化物溶于溶剂中,得到金属氯化物溶液。在本发明中,所述溶剂优选为水、甲醇、乙醇。在本发明中,按重量百分比计,所述金属氯化物溶液的浓度优选为5%~20%,更优选为10%~15%。
得到金属氯化物溶液后,本发明将分子筛与金属氯化物溶液混合、干燥,得到活性组分。在本发明中,所述混合的方式优选为搅拌。在本发明中,所述搅拌的转速优选为100~500r/min,搅拌的时间优选为2h。在本发明中,所述干燥的温度优选为70~90℃,更优选为80℃;所述干燥的时间优选为4~6h,更优选为5h。在本发明中,将分子筛与金属氯化物溶液混合后,分子筛同时吸附金属氯化物溶液中的金属氯化物和溶剂,当分子筛吸附饱和后,进行干燥,干燥除去溶剂后再放入金属氯化物溶液中吸附,直至吸附完成。
得到活性组分后,本发明将所述活性组分配制成浆料涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上,得到氨气吸附剂。在本发明中,所述活性组分配制成浆料的方法优选为:将活性组分、水和粘结剂进行混合。在本发明中所述粘结剂优选为硅溶胶、铝溶胶或拟薄水铝石。在本发明中,所述活性组分、粘结剂和水的质量比优选为1:0.5~1:8~8.5,更优选为1:1:8。在本发明中,所述涂覆的方式优选为真空吸附。所述真空吸附的真空度优选0.1~0.5Mpa,真空吸附的时间优选为4~6min,更优选为5min。在本发明中,进行真空吸附后优选还进行吹扫和干燥。在本发明中,所述干燥的温度优选为90~110℃,更优选为100℃;所述干燥的时间优选为2.5~3.5h,更优选为3h。
本发明将活性组分涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上可以进一步增大与氨气的接触面积,增大氨气的吸附量,同时吸附剂组分涂敷在蜂窝陶瓷上,充分分散了吸附剂组分,从而避免吸附剂堆积结块粉化掉落。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1.活性组分制备
取20g ZSM-5分子筛均匀分散在80g质量浓度为5%的氯化铜溶液中,以100r/min的转速搅拌2h,取出分子筛再在80℃的烘箱中烘干5h,干燥后再放入氯化铜溶液中进行吸附,重复上述操作直至吸附完成,得到活性组分。
2.涂敷
将活性组分均匀分散在去离子水中,加入铝溶胶粘结剂(活性组分:粘结剂:水的质量比为1:1:8),以100r/min的转速搅拌2h,之后浸入堇青石蜂窝陶瓷(活性组分为堇青石蜂窝陶瓷质量的30%),真空吸附(真空度为0.5Mpa)2min,取出,吹扫,100℃干燥3h,得到氨气吸附剂。
实施例2
1.活性组分制备
取20g SAPO-34分子筛均匀分散在5g质量浓度为20%的氯化钙溶液中,以100r/min的转速搅拌2h,之后再在70℃的烘箱中烘干6h,得到活性组分。
2涂敷
将活性组分均匀分散在去离子水中,加入硅溶胶粘结剂(活性组分:粘结剂:水的质量比为1:0.5:8.5),以100r/min的转速搅拌2h,之后浸入堇青石蜂窝陶瓷(活性组分为堇青石蜂窝陶瓷质量的25%),真空吸附(真空度为0.1Mpa)5min,取出,吹扫,110℃干燥2.5h,得到氨气吸附剂。
实施例3
1.活性组分制备
取20g ZSM-5分子筛均匀分散在10g质量浓度为20%的氯化镁溶液中,以100r/min的转速搅拌2h,之后再在80℃的烘箱中烘干5h,得到活性组分。
2.涂敷
将活性组分均匀分散在去离子水中,加入铝溶胶粘结剂(活性组分:粘结剂:水的质量比为1:1:8),以100r/min的转速搅拌2h,之后浸入堇青石蜂窝陶瓷(活性组分为堇青石蜂窝陶瓷质量的30%),真空吸附(真空度为0.3Mpa)5min,取出,吹扫,100℃干燥3.5h,得到氨气吸附剂。
实施例4
1.活性组分制备
取20gβ分子筛均匀分散在10g质量浓度为20%的氯化铜溶液中,以100r/min的转速搅拌2h,之后再在80℃的烘箱中烘干5h,得到活性组分。
2.涂敷
将负载好的活性组分均匀分散在去离子水中,加入铝溶胶粘结剂(活性组分:粘结剂:水的质量比为1:1:8),以100r/min的转速搅拌2h,之后浸入堇青石蜂窝陶瓷(活性组分为堇青石蜂窝陶瓷质量的35%),真空吸附(真空度为0.5Mpa)5min,取出,吹扫,100℃干燥3h,得到氨气吸附剂。
对比例1
制备方法同实施例1,区别在于:分子筛负载氯化铜的含量为1wt%(即将20g ZSM-5分子筛均匀分散在4g质量浓度为5%的氯化铜溶液中)。
对比例2
制备方法同实施例1,区别在于:分子筛负载氯化铜的含量为30wt%(即将20gZSM-5分子筛均匀分散在120g质量浓度为5%的氯化铜溶液中)。
对比例3
制备方法同实施例1,区别在于:分子筛没有负载氯化铜。
对比例4
制备方法同实施例1,区别在于:没有进行步骤2的涂覆操作。
实施例5
将上述实施例1~4及对比例1~4所制备的改性分子筛吸附剂进行氨气吸附的性能进行考察,实验条件如下:在6立方的密封仓中充入氨气,其中氨气的浓度为6ppm、实验仓内开启内循环,以风速2m/s的速度通过吸附剂,反应半小时后检测吸附剂的含量,吸附性能如表1所示,并在测试实验结束观察样品的粉化结块现象。
表1改性分子筛吸附剂的吸附性能
实施例 | 温度(℃) | 氨气转化率(%) | 粉化结块现象 |
实施例1 | 20 | 92 | 无 |
实施例2 | 20 | 90 | 无 |
实施例3 | 20 | 98 | 无 |
实施例4 | 20 | 95 | 无 |
对比例1 | 20 | 78 | 无 |
对比例2 | 20 | 86 | 无 |
对比例3 | 20 | 40 | 无 |
对比例4 | 20 | 50 | 粉化结块严重 |
由表1可以看出,本发明提供的改性分子筛吸附剂不仅对氨气的吸附效果好,且能够防止吸附剂粉化结块。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种氨气吸附剂,其特征在于,包括活性组分和堇青石蜂窝陶瓷;所述活性组分包括分子筛和金属氯化物。
2.根据权利要求1所述的氨气吸附剂,其特征在于,按重量百分比计,所述活性组分为堇青石蜂窝陶瓷的25%~35%。
3.根据权利要求1所述的氨气吸附剂,其特征在于,所述分子筛为ZSM-5分子筛、β分子筛或SAPO-34分子筛。
4.根据权利要求1所述的氨气吸附剂,其特征在于,所述金属氯化物为氯化铜、氯化镁或氯化钙。
5.根据权利要求1所述的氨气吸附剂,其特征在于,所述分子筛与金属氯化物的质量比为1:0.05~0.2。
6.根据权利要求1所述的氨气吸附剂,其特征在于,所述堇青石蜂窝陶瓷的粒度为200~400目。
7.权利要求1~6任意一项所述的氨气吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将金属氯化物溶于溶剂中,得到金属氯化物溶液;
将分子筛与金属氯化物溶液混合、干燥,得到活性组分;
将活性组分配制成浆料涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上,得到氨气吸附剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述涂覆的方式为真空吸附。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述活性组分配制成浆料的方法为:将活性组分、水和粘结剂进行混合;所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶或拟薄水铝石。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述活性组分、粘结剂和水的质量比为1:0.5~1:8~8.5。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Zhi Inventor after: Liu Huan Inventor after: Lin Debao Inventor after: Peng Chong Inventor after: Song Xibin Inventor before: Liu Huan Inventor before: Li Zhi Inventor before: Lin Debao Inventor before: Peng Chong Inventor before: Song Xibin |
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CB03 | Change of inventor or designer information | ||
GR01 | Patent grant | ||
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