CN115487776A - 一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法和应用。所述吸附剂包括沸石分子筛和金属离子；所述吸附剂在指定的硅铝比范围内，采用金属可溶盐对沸石分子筛进行金属离子交换改性得到；所述吸附剂具有合适的硅铝比，沸石分子筛的种类，以及金属离子的种类、数量和组合。所述制备方法制得的酮类VOCs吸附剂具有吸附速率快、负载效果好、对酮类VOCs选择性吸附能力强的优点。制备得到的吸附剂用于工业排放酮类VOCs吸附净化。

Description

一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
VOCs(Volatile Organic Compounds)通常指在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。酮类VOCs是官能团为羰基(C＝O)，分子结构为羰基与两个烃基相连的一类VOCs。在印刷、橡胶、纤维和喷漆等化工行业的生产过程中会排放出大量的酮类VOCs，如丙酮、2-丁酮(MEK)、甲基异丁酮(MIBK)、环己酮等。酮类VOCs易燃易爆，具有一定的毒性，直接排放会对环境造成严重污染并且危害人体健康，而且作为工业用重要的有机溶剂和化工材料，还会给企业和社会带来严重的资源浪费和经济损失，所以需要对其进行回收处理。
吸附法具有工艺简单、可操作性强、能耗低及安全环保等优势，且适合大风量低浓度气体的去除等优点，是目前VOCs净化回收最为经济与有效的方法。
吸附技术的关键是吸附材料的选择。吸附剂应具备大比表面积、良好吸附选择性、易解吸、机械强度和耐磨性好、使用寿命长等要求。目前吸附量大，经济合理的活性炭被认为是吸附法净化处理VOCs的常用吸附剂。但是，采用活性炭作为净化酮类VOCs的吸附剂存在以下问题：(1)活性炭的孔道结构不均，使其对酮类VOCs的吸附选择性不高；(2)酮类物质中的酰基碳在炭表面会发生放热聚合，导致活性炭在连续吸附酮类有机气体时，放出大量的热而引起炭层着火；(3)在实际工业应用中，酮类废气通常含有水蒸汽，活性炭的吸附性能受水气影响较大；(4)再生困难，在热气流再生过程中易发生火灾，不符合现今的安全生产要求。因此，迫切需要研发出新型的吸附剂，具备在对酮类VOCs进行吸附时，吸附选择性高、与水汽竞争吸附能力强、易于再生等优良特性。
沸石分子筛是一种人工合成的结晶态的硅酸盐，具有在分子尺寸上高度有序、孔径可调的微孔孔道，骨架结构丰富，且分子筛热稳定性好，易于再生，使其在气体吸附与分离领域得到广泛应用。
酮类VOCs是极性有机物，沸石分子筛属于极性吸附剂，所以相比于其他非极性物质，极性较大的酮类VOCs更容易被沸石分子筛吸附，为进一步提高沸石分子筛对酮类VOCs的吸附能力，可采用化学法对分子筛进行改性，常见的有补偿阳离子改性和分子筛表面改性。通常，为保持分子筛骨架的电中性，常引入骨架外阳离子(补偿阳离子)来平衡负电荷，以改变分子筛内部电场、孔道结构及表面性质等。阳离子可有效补偿负电荷的作用，显著提高沸石分子筛的表面极性，同时可以与酮基中的O相互作用形成化学键，进而增强对酮类VOCs的吸附能力和吸附选择性，可见金属阳离子的掺入能明显提升分子筛对酮类VOCs的吸附能力。
而对于沸石分子筛，传统的改性方法采用将沸石分子筛多次与过量的金属可溶盐混合搅拌，再经过滤、清洗、干燥和焙烧后制得，步骤繁琐、操作复杂，且制备过程产生大量的废液，造成改性成本的增加和资源的浪费，还会对环境造成污染。另外，传统的改性方法长时间的干燥会造成金属离子随水分迁移至沸石分子筛外表面，从而降低金属离子的负载率，也无法保证金属阳离子负载到沸石分子筛孔道内部的指定位点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法和应用。所述吸附剂具有合适的硅铝比，沸石分子筛的种类，以及金属离子的种类、数量和组合。所述制备方法制得的酮类VOCs吸附剂具有吸附速率快、负载效果好、对酮类VOCs选择性吸附能力强的优点。制备得到的吸附剂用于工业排放酮类VOCs吸附净化。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酮类VOCs吸附剂，所述吸附剂包括沸石分子筛和金属离子；所述吸附剂在指定的硅铝比范围内，采用金属可溶盐对沸石分子筛进行金属离子交换改性得到；
所述金属离子包括第一金属离子和第二金属离子，所述第一金属离子进入分子筛内部孔道，起调节孔道，增加吸附位点的作用；所述第二金属离子负载到对酮类VOCs吸附能力强的位置，通过金属离子与酮类VOCs的含氧官能团形成弱化学吸附，提高吸附性能；(三种及以上会导致因沸石分子筛负载太多金属导致分子筛强度降低、堵塞孔道，降低吸附量)；
所述沸石分子筛包含FAU型、MFI型、CHA型、MOR型、BEA*、STT型中的一种或者两种以上；多种沸石分子筛复合时，各种分子筛以任意质量比混合；
所述沸石分子筛中硅元素和铝元素的物质的量之比为：FAU：3～18，MFI：20～600，CHA：5～50，MOR：5～40，BEA*：25～1000，STT：10～100。
进一步地，所述金属可溶盐中的金属包括Cu、Fe、Zn、Co、Ni、Mn、Na、Ca、Ce、La、Ag和Zr中的两种以上。
进一步地，所述第一金属离子包括Cu离子、Fe离子、Zn离子、Co离子、Ni离子、Mn离子、Na离子、Ca离子、Ce离子、La离子、Ag离子和Zr离子中的一种。
进一步地，所述第二金属离子包括Cu离子、Fe离子、Zn离子、Co离子、Ni离子、Mn离子、Na离子、Ca离子、Ce离子、La离子、Ag离子和Zr离子中的一种。
进一步地，所述第一金属离子和第二金属离子不同。
进一步地，所述金属可溶盐包括硝酸盐、乙酸盐和氯化盐中的一种或两种以上。
进一步地，所述金属离子负载量的范围为1～20wt.％；优选地，所述第一金属离子和第二金属离子这两种金属离子的负载量都为5wt.％。
进一步地，所述第一金属离子的离子半径小于所述第二金属离子的离子半径；离子半径小的金属离子可以更容易进入沸石分子筛内部进行调节。
本发明的另一目的在于提供一种上述酮类VOCs吸附剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，计算指定质量的沸石分子筛原粉的饱和吸水率(mL/g)：取定量吸附剂原粉置于烧杯中，用移液器逐次逐滴的加入去离子水，同时用玻璃棒不断地进行搅拌，直到混合物全部成胶糊状的非牛顿流体，记录此时的吸水量，可以通过计算得到沸石分子筛原粉的饱和吸水率(mL/g)；
步骤二，制备第一金属可溶盐溶液：根据步骤一计算得到的所述饱和吸水率，获取与所述沸石分子筛原粉相应的去离子水，溶解第一金属可溶盐，得到所述第一金属可溶盐溶液；
步骤三，制备第一非牛顿流体状混合物：在搅拌条件下，将所述第一金属可溶盐溶液多次加入所述沸石分子筛原粉，得到所述非牛顿流体状混合物；
步骤四，制备第一金属原粉：快速干燥所述第一非牛顿流体状混合物，得到所述第一金属原粉；具体是将非牛顿流体状地混合物置于培养皿中，用药匙捻成均匀饼状，然后将培养皿放入微波加热器中，定功率闪蒸干燥；
步骤五，制备样品：根据步骤一计算所述第一金属原粉的饱和吸水率，根据步骤二制备第二金属可溶盐溶液，根据步骤三制备第二非牛顿流体混合物，根据步骤四制备得到所述样品；
步骤六，焙烧：将所述样品取出，研磨，放入马弗炉中进行程序升温焙烧，得到所述酮类VOCs吸附剂(金属离子改性的沸石分子筛)。
进一步地，所述金属可溶盐的量根据金属负载量而定，金属负载量为负载的金属与吸附剂总质量的质量百分比，所述金属负载量(即上述吸附剂中的金属离子)的范围为1～20wt.％；优选两种金属的负载量都为5wt.％。
进一步地，所述第一金属可溶盐的用量和第二金属可溶盐的用量采用等体积浸渍法计算。
进一步地，所述快速干燥的方式有闪蒸干燥和微波加热干燥的任意一种，
进一步的，所述微波干燥条件为：功率700～900W，时间40s～300s；
进一步地，所述焙烧的条件为：以5～15℃/min的升温速率，升温至100～180℃，保持1～2.5h，再以4～15℃/min的升温速率，升温至350～6000℃，保持2～4h。
进一步地，所述制备方法可使交换后的金属离子负载到指定的位置，调节比表面积与孔径，暴露出更多吸附位点。
本发明的又一目的在于提供一种上述酮类VOCs吸附剂的应用，所述吸附剂用于工业排放酮类VOCs的吸附净化。
本发明的一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法至少具有如下有益技术效果：
(1)本发明在制备改性的沸石分子筛(酮类VOCs吸附剂)时，能够保证实际交换上的金属离子与计算相符，微波闪蒸时，水分子以水蒸汽的形式在短时间内快速挥发，使交换到吸附剂孔道内部的金属离子来不及从吸附剂孔道内迁移，也不会发生流失，交换率高，能够保证金属离子进入内部的指定位置。
(2)本发明的制备方法操作简便、成本低，还不会浪费资源和污染环境；通过负载合适的金属对沸石分子筛进行改性，充分调控吸附剂对酮类VOCs的吸附容量。
(3)本发明的酮类VOCs吸附剂通过在干、湿混合气条件下对酮类VOCs的选择性吸附，表明金属改性的沸石分子筛在环保领域的突出贡献，具有广泛的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的酮类VOCs吸附剂的吸附穿透曲线。
图2为本发明实施例4提供的酮类VOCs吸附剂的吸附穿透曲线。
图3为本发明实施例6提供的酮类VOCs吸附剂的吸附穿透曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的实质和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例中涉及的评价实验1为相对湿度为0的混合气条件下的吸附实验，评价实验2为相对湿度为50％的混合气的条件下的吸附实验，对比例为一个未改性的沸石分子筛，以突出改性后的吸附剂在干、湿条件下吸附能力的提高。
评价实验1：进行对酮类VOCs(以丙酮为例)的吸附穿透实验，通过穿透时间和穿透吸附量，对吸附剂的吸附性能进行评估。实验条件：吸附剂颗粒尺寸为60-40目，吸附柱为外径6mm，内径4mm的石英管，装填吸附剂25mg，气体总流量为50mL/min，有机物的初始浓度为50ppm，吸附温度为30℃。
在整个吸附过程中，进气浓度恒定，当出口浓度达到入口浓度的10％时，定为吸附剂已穿透。根据穿透曲线计算穿透吸附量如下：
Figure BDA0003378324850000051
Figure BDA0003378324850000052
M:吸附质的摩尔质量，g/mol；F:原料气流量，mL/min
C0：吸附质的初始浓度，mg/m3；C为t时刻尾气中吸附质的浓度，mg/m3
m：吸附剂装填量，g；t0：吸附起始时间，min
ts：开始穿透时间，min；q：吸附剂的穿透吸附量，mg/g
Figure BDA0003378324850000061
为色谱检测器初始浓度信号值，mv；
Figure BDA0003378324850000062
为色谱检测器基线信号值，mv；
Figure BDA0003378324850000063
为色谱检测器在t时刻的浓度信号值，mv。
吸附剂的评价实验2：进行对酮类VOCs(以丙酮为例)的吸附穿透实验，通过穿透时间和穿透吸附量，对吸附剂的吸附性能进行评估。实验条件：吸附剂颗粒尺寸为60-40目，吸附柱为外径6mm，内径4mm的石英管，装填吸附剂25mg，气体总流量为50mL/min，气流相对湿度为RH＝50％，有机物的初始浓度为50ppm，吸附温度为30℃。
对比例：以硅铝比为25的BEA*沸石分子筛为吸附剂进行吸附穿透丙酮的实验：将对比例的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，得到本对比例吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为97.4mg/g；进行评价实验2，得到本对比例吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为44.3mg/g。
实施例1
本实施例提出一种酮类VOCs吸附剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，计算指定质量的沸石分子筛原粉的饱和吸水率；
步骤二，制备第一金属可溶盐溶液：根据步骤一计算得到的所述饱和吸水率，获取与所述沸石分子筛原粉相应的去离子水，溶解第一金属可溶盐，得到所述第一金属可溶盐溶液；
步骤三，制备第一非牛顿流体状混合物：在搅拌条件下，将所述第一金属可溶盐溶液多次加入所述沸石分子筛原粉，得到所述非牛顿流体状混合物；
步骤四，制备第一金属原粉：快速干燥所述第一非牛顿流体状混合物，得到所述第一金属原粉；
步骤五，制备样品：根据步骤一计算所述第一金属原粉的饱和吸水率，根据步骤二制备第二金属可溶盐溶液，根据步骤三制备第二非牛顿流体混合物，根据步骤四制备得到所述样品；
步骤六，焙烧：将所述样品取出，研磨、焙烧，得到所述酮类VOCs吸附剂。
本实施根据上述制备方法制备吸附剂，具体制备内容为：取硅铝比为5.3的H-FAU型分子筛10g放入烧杯中，称取3.19g硝酸铜溶于8.9ml的去离子水中，配成浓度为1.4mol/L的Cu(NO3)2·H2O溶液。用移液器将配置好的溶液逐次加入原粉中，同时用玻璃棒不断搅拌，直至混合物全部成非牛顿流体状。将胶状混合物置于培养皿中，用勺子捻成均匀饼状，放入微波加热器，定功率900W加热90s至全部干燥。再称取3.2g硝酸铈溶于7ml的去离子水中，配成浓度为0.5mol/L的Ce(NO3)3·6H2O溶液。用移液器将配置好的溶液逐次加入第一金属原粉中，同时用玻璃棒不断搅拌，直至混合物全部成非牛顿流体状。将胶状混合物置于培养皿中，用勺子捻成均匀饼状，放入微波加热器，定功率900W加热100s至全部干燥。取出，在马弗炉中以5℃/min升至120℃，保持1h，继续以5℃/min升至500℃，保持4小时。即可得到Cu、Ce改性的吸附剂，理论负载量分别为7wt.％、10wt.％。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1得到的吸附穿透曲线如图1所示，由图1可知，本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为125.59mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为83.4mg/g。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，唯不同的是：本实施例采用的H-FAU型沸石分子筛的硅铝比为9.2。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为96.94mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为52.7mg/g。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，唯不同的是：本实施例采用硅铝比为25的H-BEA*型沸石分子筛。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为142mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为101.8mg/g。
实施例4
本实施例采用实施例1所述的制备方法制备吸附剂，具体制备内容为：称取硅铝比为25的H-MFI型分子筛10g放入烧杯中，同时称取2.7g Fe(NO3)3·9H2O溶7.6ml的去离子水中，配成浓度为0.88mol/L的Fe(NO3)3·9H2O溶液。用移液器将配置好的金属盐溶液逐次加入原粉中，同时用玻璃棒不断搅拌，直至混合物全部成非牛顿流体状。将胶状混合物置于培养皿中，用勺子捻成均匀饼状，放入微波加热器，定功率800W加热110s至全部干燥。再称取1.6g硝酸镧溶于6.1ml的去离子水中，配成浓度为0.6mol/L的Ce(NO3)3·6H2O溶液。用移液器将配置好的金属盐溶液逐次加入第一金属原粉中，同时用玻璃棒不断搅拌，直至混合物全部成非牛顿流体状。将胶状混合物置于培养皿中，用勺子捻成均匀饼状，放入微波加热器，定功率800W加热100s至全部干燥。取出，然后在马弗炉中以10℃/min升至160℃，保持1h，继续以10℃/min升至550℃，保持3h。即可得到Fe、La改性的吸附剂，理论负载量分别为5wt.％、5wt.％。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，穿透曲线如图2所示，由图2可知，本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为145.59mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为111mg/g。
实施例5
本实施例与实施例4基本相同，唯不同的是：本实施例采用的H-MFI型沸石分子筛的硅铝比为50。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为106.23mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为77.5mg/g。
实施例6
本实施例采用实施例1所述的制备方法制备吸附剂，而具体制备内容为：取硅铝比为25的H-BEA*型分子筛10g放入烧杯，称取2g硝酸镍溶于8ml的去离子水中，配成浓度为0.8mol/L的Ni(NO3)2·6H2O溶液。用移液器将配置好的溶液逐次加入原粉中，同时用玻璃棒不断搅拌，直至混合物全部成非牛顿流体状。将胶状混合物置于培养皿中，用勺子捻成均匀饼状，放入微波加热器，定功率900W加热120s至全部干燥。再称取1.6硝酸铈溶于5mL的去离子水中，配成浓度为0.0.7mol/L的Ce(NO3)3·6H2O溶液。用移液器将配置好的溶液逐次加入第一金属原粉中，同时用玻璃棒不断搅拌，直至混合物全部成非牛顿流体状。将胶状混合物置于培养皿中，用勺子捻成均匀饼状，放入微波加热器，定功率900W加热100s至全部干燥。取出，在马弗炉中，以5℃/min升至160℃，恒温1h，再以5℃/min升温至500℃焙烧3h。冷却得到经Ni、Ce改性的吸附剂，金属理论负载量分别为5wt.％、5wt.％。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，穿透曲线如图3所示，由图3可知，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为195.85mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为160.8mg/g。
实施例7
本实施例与实施例6基本相同，唯不同的是：本实施例制备得到的吸附剂中，Ni、Ce的理论负载量分别为10wt.％、5wt.％。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为176.4mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为142.3mg/g。
实施例8
本实施例与实施例6基本相同，唯不同的是：本实施例H-BEA*型沸石分子筛的硅铝比为100。
将制得的吸附剂对酮类VOCs进行吸附穿透实验，进行评价实验1，本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为0的条件下对丙酮的穿透吸附量为91.6mg/g；进行评价实验2，得到本实施例制备得到的吸附剂在相对湿度为50％的条件下对丙酮的穿透吸附量为52.16mg/g。
以上对本申请实施例所提供的一种酮类VOCs吸附剂及其制备方法和应用进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种酮类VOCs吸附剂，其特征在于，所述吸附剂包括沸石分子筛和金属离子；所述吸附剂是采用金属可溶盐对沸石分子筛改性得到；
所述金属离子包括第一金属离子和第二金属离子；
所述沸石分子筛包含FAU型、MFI型、CHA型、MOR型、BEA*、STT型中的一种或者两种以上；
所述沸石分子筛中硅元素和铝元素的物质的量之比为：FAU：3～18，MFI：20～600，CHA：5～50，MOR：5～40，BEA*：25～1000，STT：10～100。
2.根据权利要求1所述的一种酮类VOCs吸附剂，其特征在于，所述金属可溶盐包括硝酸盐、乙酸盐和氯化盐中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的一种酮类VOCs吸附剂，其特征在于，所述金属可溶盐中的金属包括Cu、Fe、Zn、Co、Ni、Mn、Na、Ca、Ce、La、Ag和Zr中的两种以上。
4.根据权利要求1所述的一种酮类VOCs吸附剂，其特征在于，所述第一金属离子的离子半径小于所述第二金属离子的离子半径。
5.根据权利要求1所述的一种酮类VOCs吸附剂，其特征在于，所述金属离子负载量的范围为1～20wt.％。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的酮类VOCs吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，计算指定质量的沸石分子筛原粉的饱和吸水率；
步骤二，制备第一金属可溶盐溶液：根据步骤一计算得到的所述饱和吸水率，获取与所述沸石分子筛原粉相应的去离子水，溶解第一金属可溶盐，得到所述第一金属可溶盐溶液；
步骤三，制备第一非牛顿流体状混合物：在搅拌条件下，将所述第一金属可溶盐溶液多次加入所述沸石分子筛原粉，得到所述非牛顿流体状混合物；
步骤四，制备第一金属原粉：快速干燥所述第一非牛顿流体状混合物，得到所述第一金属原粉；
步骤五，制备样品：根据步骤一计算所述第一金属原粉的饱和吸水率，根据步骤二制备第二金属可溶盐溶液，根据步骤三制备第二非牛顿流体混合物，根据步骤四制备得到所述样品；
步骤六，焙烧：将所述样品取出，研磨、焙烧，得到所述酮类VOCs吸附剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一金属可溶盐的用量和第二金属可溶盐的用量采用等体积浸渍法计算。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述快速干燥的方式有闪蒸干燥和微波干燥。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的条件为：以4～15℃/min的升温速率，升温至100～180℃，保持1～2.5h，再以4～15℃/min的升温速率，升温至350～600℃，保持2～4h。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的酮类VOCs吸附剂的应用，其特征在于，所述吸附剂用于工业排放酮类VOCs的吸附净化。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116474842A (zh) * 2023-04-06 2023-07-25 济南大学 一种离子捕获法制备金属基小孔分子筛的方法及所得产品和应用
CN117000232A (zh) * 2023-08-14 2023-11-07 北京科技大学 改性沸石催化剂的制备、改性沸石催化剂及臭氧净化方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101716489A (zh) * 2009-11-27 2010-06-02 北京科技大学 一种用于再生水处理的脱氮除磷抗菌复合水处理材料
CN102247746A (zh) * 2011-07-18 2011-11-23 哈尔滨工程大学 一种甲醛消除剂及其制备方法
CN102671622A (zh) * 2012-05-11 2012-09-19 北京旭阳化工技术研究院有限公司 一种组合吸附剂、其制备方法及其用于脱除并回收噻吩的方法
CN103721672A (zh) * 2013-12-25 2014-04-16 中国人民解放军海军潜艇学院 一种高效改性分子筛吸附剂的制备方法
US20140141963A1 (en) * 2011-06-27 2014-05-22 Susan Jones Zeolites and composites incorporating zeolites
CN107413293A (zh) * 2017-08-09 2017-12-01 沈阳三聚凯特催化剂有限公司 一种脱硫剂及其制备方法与应用
CN107486146A (zh) * 2017-09-06 2017-12-19 洛阳建龙微纳新材料股份有限公司 一种混合阳离子LiCa‑LSX分子筛制法及应用
CN109225141A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 用于甲醛去除的多官能团碳基常温净化材料的制备方法及产品和应用
CN111054299A (zh) * 2019-12-04 2020-04-24 北京嘉盛天合气体科技有限公司 多组分沸石材料及其制备方法和在臭氧净化脱除中的应用
CN111573692A (zh) * 2020-04-13 2020-08-25 北京科技大学 一种cha分子筛膜及其制备方法和应用
WO2021068600A1 (zh) * 2019-10-11 2021-04-15 中国石油化工股份有限公司 分子筛复合物与复合材料及其应用
CN112808229A (zh) * 2020-12-22 2021-05-18 昆明理工大学 一种铜、锰改性Beta分子筛吸附-催化氧化剂的制备方法及应用
CN113083227A (zh) * 2021-04-29 2021-07-09 钛纶新材料(昆山)有限公司 一种用于吸附VOCs的改性13X分子筛方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101716489A (zh) * 2009-11-27 2010-06-02 北京科技大学 一种用于再生水处理的脱氮除磷抗菌复合水处理材料
US20140141963A1 (en) * 2011-06-27 2014-05-22 Susan Jones Zeolites and composites incorporating zeolites
CN102247746A (zh) * 2011-07-18 2011-11-23 哈尔滨工程大学 一种甲醛消除剂及其制备方法
CN102671622A (zh) * 2012-05-11 2012-09-19 北京旭阳化工技术研究院有限公司 一种组合吸附剂、其制备方法及其用于脱除并回收噻吩的方法
CN103721672A (zh) * 2013-12-25 2014-04-16 中国人民解放军海军潜艇学院 一种高效改性分子筛吸附剂的制备方法
CN107413293A (zh) * 2017-08-09 2017-12-01 沈阳三聚凯特催化剂有限公司 一种脱硫剂及其制备方法与应用
CN107486146A (zh) * 2017-09-06 2017-12-19 洛阳建龙微纳新材料股份有限公司 一种混合阳离子LiCa‑LSX分子筛制法及应用
CN109225141A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 用于甲醛去除的多官能团碳基常温净化材料的制备方法及产品和应用
WO2021068600A1 (zh) * 2019-10-11 2021-04-15 中国石油化工股份有限公司 分子筛复合物与复合材料及其应用
CN111054299A (zh) * 2019-12-04 2020-04-24 北京嘉盛天合气体科技有限公司 多组分沸石材料及其制备方法和在臭氧净化脱除中的应用
CN111573692A (zh) * 2020-04-13 2020-08-25 北京科技大学 一种cha分子筛膜及其制备方法和应用
CN112808229A (zh) * 2020-12-22 2021-05-18 昆明理工大学 一种铜、锰改性Beta分子筛吸附-催化氧化剂的制备方法及应用
CN113083227A (zh) * 2021-04-29 2021-07-09 钛纶新材料(昆山)有限公司 一种用于吸附VOCs的改性13X分子筛方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOQIANG SHEN ET AL.: "Influence of physical structures and chemical modification on VOCs adsorption characteristics of molecular sieves", 《JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING》, vol. 2016, no. 6, pages 129 - 7 *
YI XING ET AL.: "Getting insight into the influence of coexisting airborne nanoparticles on gas adsorption performance over porous materials", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》, vol. 386, pages 1 - 10 *
梁欣欣 等: "分子筛负载型吸附剂对典型VOCs 的吸附行为特性", 《环境工程学报》, vol. 10, no. 6 *
王娟 等: "Ni/Ce-Y沸石的制备及其对二苯并噻吩吸附研究", 《环境科学与技术》, vol. 31, no. 9, pages 1 - 1 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116474842A (zh) * 2023-04-06 2023-07-25 济南大学 一种离子捕获法制备金属基小孔分子筛的方法及所得产品和应用
CN116474842B (zh) * 2023-04-06 2024-02-13 济南大学 一种离子捕获法制备金属基小孔分子筛的方法及所得产品和应用
CN117000232A (zh) * 2023-08-14 2023-11-07 北京科技大学 改性沸石催化剂的制备、改性沸石催化剂及臭氧净化方法

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