X型沸石分子篩吸附劑的制備及其吸附性能研究.pdf

1、變壓吸附分離技術(shù)(PSA)是近年來在分離工業(yè)新崛起的氣體分離技術(shù)，其原理是利用氣體組分在固體材料上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化而變化的特性，通過周期性的壓力變換過程實現(xiàn)氣體的分離或提純。而吸附劑是變壓吸附分離技術(shù)(PSA)的基礎(chǔ)，吸附劑的性能直接影響最終分離效果，甚至影響工藝步驟的復雜性和吸附操作單元的使用壽命。因此，在PSA技術(shù)中對吸附劑的研究極為活躍。本課題以提高沸石分子篩吸附劑的吸附性能為目的，考察了X型沸石分子篩成型過程中

2、粘結(jié)劑的選擇、焙燒溫度的選擇，堿溶液處理對型體分子篩吸附性能的影響以及粉體X型沸石分子篩改性研究。并以此為依據(jù)制備出了具有高吸附容量沸石分子篩吸附劑。 以凹凸棒土為粘結(jié)劑制備型體13X沸石分子篩(13X/A)，對其吸附性能進行了深入研究，并與以高嶺土為粘結(jié)劑的型體13X沸石分子篩(13X/K)進行比較。研究結(jié)果表明凹凸棒土憑借自身豐富的孔道結(jié)構(gòu)所賦予的較大的比表面積、孔體積，在沸石分子篩成型過程中不僅起到粘結(jié)的作用，而且還提高了

3、型體13X沸石分子篩的吸附容量。在所考察的焙燒溫度下，隨焙燒溫度升高型體13X/A沸石分子篩對CO<,2>、H<,2>O的平衡吸附量變化規(guī)律與凹凸棒土的比表面和孔體積在此焙燒過程中的變化規(guī)律是一致的。在823.15K時，型體13X/A沸石分子篩呈現(xiàn)出最高的吸附容量，其對CO<,2>、N<,2>、CO和CH<,4>的平衡吸附量分別為105.80ml/g、5.93ml/g、12.34 ml/g和10.59 ml/g，較型體13X/K沸石分子

4、篩，分別提高了2.95 ml/g、0.19ml/g、2.06ml/g和1.55 ml/g，表現(xiàn)出更高的吸附容量。用堿處理方法對型體13x沸石分子篩進行處理，旨在提高其吸附性能。研究結(jié)果表明，堿溶液處理可以顯著提高型體13X沸石分子篩的吸附性能。比較可以發(fā)現(xiàn)，堿處理后型體13X/K沸石分子篩的吸附容量提高幅度要大于型體13X/A沸石分子篩，從而表現(xiàn)出更優(yōu)的吸附性能。堿處理前后型體13X沸石分子篩結(jié)構(gòu)的變化通過XRD和低溫N<,2>吸附-脫

5、附進行了表征，并且對其堿處理的作用機理進行了初步探討。研究結(jié)果表明，堿處理可以提高型體13X沸石分子篩的相對結(jié)晶度，從而提高了其比表面積和孔體積，使其對CO<,2>、N<,2>、CO和CH<,4>等吸附質(zhì)的平衡吸附量得以提高。型體13X/A沸石分子篩結(jié)晶度的提高，比表面積和孔體積的增大可歸因于其中無定形雜質(zhì)在堿處理過程中的溶解；而在堿處理過程中型體13X/K沸石分子篩中的部分高嶺土轉(zhuǎn)變成分子篩則是其比表面積和孔體積增大的原因。