[发明专利]一种MOFs吸附剂及应用

说明书

本发明涉及一种MOFs吸附剂及应用，吸附剂由以下步骤制得：以金属有机骨架材料原粉为基准，添加占金属有机骨架材料原粉质量为2～50％粘结剂、3～60％助挤剂和1～30％水，搅拌捏合均匀后，成型；烘干，焙烧，制得成型的MOFs吸附剂；其中所述金属有机骨架材为ZIF‑76、UiO‑66、UiO‑67或MIL‑125中的一种；上述的MOFs吸附剂用于从烷烃混合物中反择形吸附异构烷烃；吸附剂对混合物中的一种或多种异构烷烃具有更大的吸附量或更强的吸附作用力，在吸附分离过程中异构烷烃优先正构烷烃被吸附，同时因为金属有机骨架材料具有大的比表面积和孔容，对烷烃的吸附量大，可对正构烷烃和异构烷烃进行高效分离。

技术领域

本发明属于化工领域中新型多孔吸附材料及应用，尤其涉及一种MOFs吸附剂及应用。

背景技术

吸附分离是生产高纯度烷烃的重要方法，其原理是通过吸附质与吸附剂表面作用，作用力强的吸附质分子优先浓缩在吸附剂表面，产生选择性吸附，从而将吸附质混合物分离。目前，正异构烷烃吸附分离最常用的吸附剂是5A分子筛，工业上一般首先采用硅酸钠、铝酸钠和一定量氢氧化钠经水热晶化得到4A分子筛原粉，分子筛原粉通过加入粘结剂后成型为具有一定强度的颗粒，再经Ca²⁺交换制得商业级别5A分子筛成品。正异构烷烃混合物通过5A分子筛时，正构烷烃被吸附，而异构烷烃不能进入分子筛内部，流出床层，达到正异构烷烃分离的目的。但分子筛受其比表面积和孔容的限制，对正构烷烃的吸附量不大，且正构烷烃在5A分子筛上的脱附条件较苛刻。因此，开发吸附量大、脱附温度低的吸附剂是吸附分离技术的关键。

金属有机骨架材料具有比表面积大、合成方便、孔道尺寸和几何结构可调等特性特点，这些特点正符合吸附分离用吸附剂的要求。因此，国内外学者对吸附剂的研究领域逐步转向金属骨架有机骨架等新材料，为正异构烷烃吸附分离进一步工业化提供基础研究。Chang N[Gu Z Y,Yan X P.Zeolitic imidazolate framework-8 nanocrystal coatedcapillary for molecular sieving of branched alkanes from linear alkanes alongwith high-resolution chromatographic separation of linear alkanes[J].Journalof the American Chemical Society,2010,132(39):13645-13647.]制作以类沸石咪唑金属有机骨架材料涂覆的毛细管柱，用于气相色谱中正异构烷烃分离。Pan L[Olson D H,Ciemnolonski L R,et al.Separation of hydrocarbons with a microporous metal–organic framework[J].Angewandte Chemie,2006,118(4):632-635.]采用微孔金属有机骨架材料分离混合物。上述金属有机骨架材料对正异构烷烃混合物的分离能力有限，且吸附容量不大。CN104549160A提出一种用水热法制成金属有机骨架材料的方法，并以制得材料为吸附剂从C4～C8含有异构烷烃的混合物中，选择性吸附正构烷烃，从而分离正异构烷烃。这种方法与传统的分子筛吸附分离方法相似，从含有大量异构烷烃的混合物中吸附正构烷烃，再脱附得到正构烷烃产品。因此，开发选择性吸附异构烷烃的吸附剂能有效的解决上述问题，为正异构烷烃分离工艺的进一步发展提供技术支撑。

发明内容

本发明目的在于针对吸附正构烷烃类吸附剂存在的缺陷，提供一种MOFs吸附剂及应用。

本发明的技术方案是将金属有机骨架材料原粉成型，成型吸附剂从包含至少一种异构烷烃和至少一种正构烷烃的混合物中选择性吸附异构烷烃，从而达到正构烷烃和异构烷烃的分离。