[发明专利]含氮NaY型分子筛复合吸附材料、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制中CO₂处理的领域，具体涉及一种含氮NaY型分子筛复合吸附材料及应用。

背景技术：

大气中温室气体的累积可以增强温室效应，导致气候变化和全球变暖。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四份气候变化评估报告认为：全球气候变暖将导致气候灾害更普遍，全球气温在二十一世纪末可能升高1.1~6.4K，海平面升高18~59cm。若升温幅度大于3.5K，则将有40%~70%的物种面临灭绝。要减缓气候变化，就要减少温室气体的排放。在所有的温室气体中，CO₂在大气中的寿命长（50-200年），含量高，排放量约占温室气体总量的80%，对温室效应的贡献约占60%。经济和工业发展的同时，排放的CO₂日益增加，使大气中CO₂的累积量越来越多。据报道，大气中CO₂的浓度从工业革命时期的280ppm上升到了2004年的378.4ppm，预计到2100年，大气中CO₂的含量将达到570ppm。因此，控制大气中CO₂的浓度对减缓温室效应具有重要意义。

目前，常用的分离和捕集气体中CO₂的方法有吸收法、低膜分离法、深冷分离和吸附法等，其中，吸附法操作简单，吸附剂种类多，成本低，用于捕集CO₂的前景广阔。在众多吸附剂中，分子筛的比表面积大、孔容高，表面存在大量补偿离子和羟基，易于改性，这些特点为分子筛在吸附和改性时取得良好效果奠定了基础。CO₂是酸性气体，在固体吸附剂表面进行一定的胺改性，可以提高固体吸附剂对CO₂的吸附效率。表面嫁接法和直接共水解缩聚合成法是固体吸附剂进行胺改性的常用方法。表面嫁接法利用固体吸附剂表面的特定基团与含氨基试剂之间发生化学反应，使氨基基团引入到固体吸附剂表面，实现胺改性。直接共水解缩聚合成法是在合成固体吸附剂的过程中，加入含氨试剂，使含氨试剂与其他试剂共缩合沉淀，引入氨基。但这些方法引入的氨基含量有限，限制了CO₂吸附效率的大幅提高。更重要的是，采用这些方法进行胺改性时，一般都需要加热条件，能耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备含氮NaY型分子筛复合吸附材料的方法，该方法简单、能够引入大量的氨基、制备能耗低、成本低。

本发明的另一目的是提供含氮NaY型分子筛复合吸附材料。

本发明的再一目的是提供含氮NaY型分子筛复合吸附材料在吸附CO₂方面的应用，吸附CO₂的能力强，低CO₂浓度下即显示了优良的去除效果，吸附操作简单易行，处理成本低。

一种制备含氮NaY型分子筛复合吸附材料的方法，包括如下步骤：

（1）在交联剂的作用下，苯胺在NaY型分子筛上发生聚合反应，得到固体颗粒；

（2）将步骤（1）所得固体颗粒洗涤、干燥后即得所述含氮NaY型分子筛复合吸附材料。

所述聚合反应的条件为：反应温度为0～10℃，反应时间为15-30h；优选的聚合反应条件为：反应温度为0~5℃，反应时间为20～25h。

所述的NaY型分子筛与苯胺、交联剂的质量比为：1: （15~40）:（20～40）。

所述交联剂为过硫酸铵。

步骤（1）中将NaY型分子筛加入盐酸中，超声分散均匀，然后加入苯胺，超声分散均匀，滴加交联剂，进行聚合反应。

所述洗涤方法为：将所述固体颗粒依次用水和有机溶剂洗涤至中性；所述有机溶剂为乙醇、丙酮和甲醇中的一种或两种以上。

一种上述方法制备的含氮NaY型分子筛复合吸附材料。

所述含氮NaY型分子筛复合吸附材料在吸附二氧化碳中的应用。

所述含氮NaY型分子筛复合吸附材料在吸附二氧化碳前，在高纯氮气条件下高温活化；优选的活化条件为：氮气流速为60-100ml/min，活化温度为50~150℃，活化时间为1~7h；优选的活化条件为：氮气流速为60-100ml/min，活化温度为70~90℃，活化时间为2~4h。

所述含氮NaY型分子筛复合吸附材料吸附二氧化碳的温度为20~65℃。

有益效果

本发明含氮NaY型分子筛复合吸附材料的制备方法，不需要高温煅烧，耗能低，步骤简单，苯胺在NaY型分子筛上聚合，氨基密度高。