一種氨基多孔二氧化碳吸附劑及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種氨基多孔二氧化碳吸附劑及其制備方法。該氨基多孔二氧化碳吸附劑是使用四乙烯五胺對合成的ZSM?5型沸石進行浸漬改性所得到的氨基功能化材料。制備方法中，將正硅酸乙酯、異丙醇鋁、四丙基氫氧化銨、氯化鈉和去離子水按比例混合、攪拌；將混合液放入烘箱中進行除醇；再將除醇后的混合液放入聚四氟乙烯反應釜中，晶化、洗滌、過濾和干燥后得到ZSM?5型沸石；將ZSM?5型沸石與四乙烯五胺的乙醇溶液按質量比混合、攪拌；最后將混合液充分干燥后得到氨基多孔二氧化碳吸附劑。本發明專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑及其制備方法，在60℃?80℃范圍內對二氧化碳的吸附效率高、選擇吸附性好。

Amino porous carbon dioxide adsorbent and preparation method thereof

The invention relates to an amino porous carbon dioxide adsorbent and a preparation method thereof. The amino porous carbon dioxide adsorbent is the use of four ethylene five amine on the synthesis of ZSM zeolite by impregnation 5 modified amino functionalized materials obtained. The preparation method of the ethyl silicate, aluminum isopropoxide, four propyl ammonium hydroxide, sodium chloride and deionized water by mixing, stirring; the mixture is put into an oven for removing alcohol; then removing mixed liquid after alcohol into polytetrafluoroethylene autoclave, crystallization, washing, filtering and drying to obtain ZSM 5 zeolite; the ZSM ethanol solution 5 zeolite and four ethylene amine five with the ratio of mixing and stirring; finally the mixture is dried to obtain the full amino porous carbon dioxide adsorbent. The invention of the amino porous carbon dioxide adsorbent and a preparation method thereof, in the temperature range of 60 DEG C 80 adsorption efficiency of carbon dioxide, choose good adsorption.

【技術實現步驟摘要】
一種氨基多孔二氧化碳吸附劑及其制備方法
本專利技術涉及環保
，尤其涉及一種氨基多孔二氧化碳吸附劑及其制備方法。
技術介紹
二氧化碳是大氣中的一種主要的溫室氣體，隨著世界經濟的飛速發展，其工業排放量逐年增長。目前的工業生產中，能源消耗以化石燃燒為主，尤其是鍋爐中煤炭的燃燒，通過煙道向大氣中排放大量二氧化碳。為了減緩全球氣候變暖等一系列環境問題，需要對工業煙氣中的二氧化碳進行分離和捕獲，以達到減少溫室氣體排放的目的。目前在分離工業煙氣中二氧化碳的眾多技術中，吸收分離法與吸附分離法較為成熟。吸收分離法最普遍的是使用胺基溶劑，如一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺和二異丙醇胺，該方法需要大量的能量消耗，而且使用的胺基溶劑容易腐蝕設備。吸附分離法最普遍的是使用常規的物理吸附劑，如活性炭和沸石吸附，其技術更加節能，并有效避免了設備腐蝕問題。沸石對極性分子(如二氧化碳)具有高的親和力，因此沸石被認為是較為適合吸附二氧化碳的固體吸附劑。但針對工業煙氣溫度較高和二氧化碳分壓較低的特點，其固有的孔結構和物理吸附的性質不能滿足在該工業環境下的應用。因此，亟需專利技術一種可以在工業煙氣溫度下，仍然具有較強的吸附性能，并且有較高的二氧化碳選擇吸附性的二氧化碳吸附劑。ZSM-5型沸石具有更薄的孔壁，更豐富的孔結構。將氨基引入ZSM-5型沸石中可以提高其在較高溫度下的吸附性能，并提高其二氧化碳選擇吸附性。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題為了解決現有技術的上述問題，本專利技術提供一種能夠在工業煙氣溫度下，具有高吸附效率和較高二氧化碳選擇吸附性的氨基多孔二氧化碳吸附劑及其制備方法，以解決現有技術的二氧化碳吸附劑在此溫度范圍內吸附效率低的問題。(二)技術方案為了達到上述目的，本專利技術采用的主要技術方案包括：本專利技術提供一種氨基多孔二氧化碳吸附劑，該氨基多孔二氧化碳吸附劑是使用四乙烯五胺對合成的ZSM-5型沸石進行浸漬改性所得到的氨基功能化吸附材料。根據本專利技術，使用四乙烯五胺的乙醇溶液對合成的ZSM-5型沸石進行浸漬改性。根據本專利技術，氨基多孔二氧化碳吸附劑在溫度60℃-80℃吸附，在溫度100℃-120℃脫附再生。本專利技術提供一種氨基多孔二氧化碳吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟：S1：將ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的乙醇溶液按一定質量比混合，攪拌0.5-3小時；S2：將S1制得的混合液放入烘箱中，充分干燥后得到氨基多孔二氧化碳吸附劑。根據本專利技術，在S1之前，還包括以下步驟：S11：將正硅酸乙酯、異丙醇鋁、四丙基氫氧化銨、氯化鈉和去離子水按比例充分混合，在室溫下攪拌；S12：將S11制得的混合液放入烘箱中進行除醇；S13：將S12的混合液放入聚四氟乙烯反應釜中，在165℃下晶化，然后反復洗滌，過濾和干燥后得到ZSM-5型沸石。根據本專利技術，S1中的ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的質量比為1：0.3-0.9。根據本專利技術，S2中烘箱的溫度為40-80℃。根據本專利技術，S11中的正硅酸乙酯、異丙醇鋁、四丙基氫氧化銨、氯化鈉和去離子水的摩爾比為25-1000：1：9：1：300-600；S11中攪拌的時間為6-24小時。根據本專利技術，S12中除醇的溫度為60-80℃，時間為1-4小時。根據本專利技術，S13中晶化的時間為12-72小時。(三)有益效果本專利技術的有益效果是：四乙烯五胺作為ZSM-5型沸石的氨基功能化改性的物質，成本低、毒性低、二氧化碳吸附能力高，其較高密度的氨基和較少粘性的性質，提供了更多的用于相互作用的反應位點。本專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑，充分發揮了ZSM-5型沸石的孔結構體系優勢，在其氨基功能化改性后提高了在60℃-80℃范圍內對二氧化碳的吸附效率和選擇吸附性，并且，該吸附劑在100℃-120℃脫附再生，再生過程能耗小，再生性能好。本專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑的制備方法，原料成本低、工藝簡單易行，所制得的氨基多孔二氧化碳吸附劑在60℃-80℃范圍內對二氧化碳吸附能力較強，此溫度區間為燃煤鍋爐的煙氣經脫硫工藝后的排煙溫度范圍，因此無需對煙氣進行降溫處理，減少了脫碳設備改造的成本。附圖說明圖1為本專利技術實施例一中ZT5的吸附動力學曲線；圖2為本專利技術實施例二中ZT7的吸附動力學曲線；圖3為本專利技術實施例中的ZT5和ZT7的X射線衍射分析(XRD)譜圖；圖4為本專利技術實施例中的ZT5和ZT7的傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)譜圖。具體實施方式為了更好的解釋本專利技術，以便于理解，下面結合附圖，通過具體實施方式，對本專利技術作詳細描述。首先將正硅酸乙脂、異丙醇鋁、四丙基氫氧化銨、氯化鈉和去離子水按摩爾比為25-1000：1：9：1：300-600充分混合，在室溫下攪拌6-24小時后，放入60℃-80℃的烘箱中除醇1-4小時。然后將該混合液放入聚四氟乙烯反應釜中，在165℃下晶化12-72小時，然后反復洗滌，過濾和干燥后得到固體粉末，即ZSM-5型沸石。再將ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的乙醇溶液混合后攪拌0.5-3小時，ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的質量比為1：0.3-0.9。最后將得到的混合液放入溫度為40℃-80℃的烘箱中，充分干燥后得到所需的吸附劑。進一步，本專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑不僅可以用于氣體中二氧化碳的吸附分離，也可以作為其他更廣泛領域的吸附劑，例如對液體中重金屬離子和染料等污染物的吸附，但相比之下，對于氣體中的二氧化碳的吸附分離作用更好。進一步，本專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑在100℃以下都可以進行對二氧化碳的吸附分離，但本專利技術特別是針對燃煤鍋爐中煙氣的二氧化碳的吸收具有更好的效果，燃煤鍋爐中的煙氣經脫硫工藝后的排煙溫度范圍為60℃-80℃左右，經過實驗得出，本專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑在溫度為60℃-80℃時的吸附效果最好。進一步，本專利技術的氨基多孔二氧化碳吸附劑在100℃-120℃下脫附再生，再生過程能耗小，再生性能好。實施例一首先將26.04g的正硅酸乙脂、1.02g的異丙醇鋁、36.61g的四丙基氫氧化銨(25wt％水溶液)和0.29g氯化鈉充分混合，在室溫下攪拌12小時后，放入80℃的烘箱中除醇2小時。然后將該混合液放入聚四氟乙烯反應釜中，在165℃下晶化24小時，然后反復洗滌，過濾和干燥后得到ZSM-5型沸石。再將制得的ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的乙醇溶液混合后攪拌1小時，ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的質量比為1：0.5。最后將得到的混合液放入溫度為80℃的烘箱中，充分干燥后得到所需的吸附劑。按上述ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的比例定義該吸附劑名稱為ZT5。實施例二首先將104.16g的正硅酸乙脂、1.02g的異丙醇鋁、36.61g的四丙基氫氧化銨(25wt％水溶液)和0.29g氯化鈉充分混合，在室溫下攪拌24小時后，放入60℃的烘箱中除醇4小時。然后將該混合液放入聚四氟乙烯反應釜中，在165℃下晶化72小時，然后反復洗滌，過濾和干燥后得到ZSM-5型沸石。再將ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的乙醇溶液混合后攪拌1小時，ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的質量比為1：0.7。最后將得到的混合液放入溫度為50℃的烘箱中，充分干燥后得到所需的吸附劑。按上述ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的比例定義該吸附劑名稱為ZT7。圖1的吸附動力學曲線由熱重分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氨基多孔二氧化碳吸附劑，其特征在于：所述氨基多孔二氧化碳吸附劑是使用四乙烯五胺對合成的ZSM?5型沸石進行浸漬改性所得到的氨基功能化吸附材料。

【技術特征摘要】
1.一種氨基多孔二氧化碳吸附劑，其特征在于：所述氨基多孔二氧化碳吸附劑是使用四乙烯五胺對合成的ZSM-5型沸石進行浸漬改性所得到的氨基功能化吸附材料。2.如權利要求1所述的氨基多孔二氧化碳吸附劑，其特征在于：使用所述四乙烯五胺的乙醇溶液對所述合成的ZSM-5型沸石進行浸漬改性。3.如權利要求1所述的氨基多孔二氧化碳吸附劑，其特征在于：所述氨基多孔二氧化碳吸附劑在溫度60℃-80℃吸附，在溫度100℃-120℃脫附再生。4.一種氨基多孔二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：S1：將ZSM-5型沸石與四乙烯五胺的乙醇溶液按一定質量比混合，攪拌0.5-3小時；S2：將所述S1制得的混合液放入烘箱中，充分干燥后得到所述氨基多孔二氧化碳吸附劑。5.如權利要求4所述的氨基多孔二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于，在所述S1之前，還包括以下步驟：S11：將正硅酸乙酯、異丙醇鋁、四丙基氫氧化銨、氯化鈉和去離子水按比例充分混合，在室溫下攪拌；S12：將...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜濤，王義松，劉麗影，宋延麗，房鑫，張斌，未藝超，周立峰，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21