[发明专利]一种分子筛复合纤维型材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛制备技术领域，具体涉及一种分子筛复合纤维型材的制备方法。

背景技术

分子筛是一种具有规则孔结构的吸附材料，根据其骨架结构的不同，可以分为MFI、BEA、FAU等种类，在硅源和铝源存在下，通过水热方法合成。由于分子筛颗粒微小，一般以粉体形式存在，因此在多数场合不适合直接使用。已经商业化的除湿和催化等用途的分子筛，一般通过粘合成球形颗粒或挤出成条块或蜂窝结构，获得支撑强度和空隙，以利于物料通过并和表面接触，但分子筛的利用效率和使用性能会下降。

专利201310373892.5中公开了使用硅铝纤维通过水热合成方法转化为中空分子筛纤维，使粉体分子筛获得宏观结构，同时空心结构具有较好的扩散性能和反应性能。但中空的结构和分子筛间的空隙显然使其不能保持原纤的强度，这对其加工和使用不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分子筛复合纤维型材的制备方法，该方法制备得到的分子筛复合纤维型材由于具有丰富的纤维空隙和宏观孔道结构，有利于水蒸气的物质和热量传输，具备原位合成分子筛的空间条件；在纤维型材内部和表面原位合成分子筛，既实现了功能材料的用途转化，又保持了原有的基本结构和强度。

其技术解决方案包括：

一种分子筛复合纤维型材的制备方法，依次包括以下步骤：

a、制备复合纤维型材，选用合成纤维或天然纤维中的至少一种与陶瓷纤维、玻璃纤维或活性炭纤维中的至少一种混合进行抄纸，然后挤压成具有凹凸面的纸，所得凹凸面的纸粘结在平纸上形成层状体，将所述层状体通过堆积或卷绕成型材，得复合纤维型材；

b、对步骤a所得复合纤维型材分别进行一级氧化、二级氧化和水蒸气处理，以将型材中的合成纤维或/和天然纤维中转化为活性炭纤维，其中一级氧化是在惰性并且温度为150-300℃的条件进行的，二级氧化是在惰性并且温度为700-900℃的条件进行的；

c、向处理后的复合纤维型材表面粘附无机粘合剂，将分子筛均匀粘附在复合纤维型材表面及缝隙处、干燥；

d、在反应釜中心以上高度设置载物台，在所述载物台上放置所述分子筛复合纤维型材，反应釜中放入水，所述水深不超过载物台高度的2/3，密闭反应釜并加热到100-220℃晶化12-24小时，冷却后取出；

e、接着用硝酸铵溶液交换，450-700℃下焙烧4-10小时，即得分子筛复合纤维型材；所制得的分子筛复合纤维型材为蜂窝状结构，其是由若干个平行孔道组成的，每个孔道的高度为1-30mm，每个孔道的宽度为2-60mm，所述分子筛复合纤维型材的比表面积为200-400m²/g。

上述技术方案，带来的直接有益技术效果是：

将纤维加工成层状或蜂窝状等形状的型材后，由于具有丰富的纤维空隙和宏观孔道结构，有利于水蒸气的物质和热量传输，具备原位合成分子筛的空间条件；在负载分子筛之前，对复合纤维型材进行一级氧化(惰性气氛，150-300℃)、二级氧化(惰性气氛，700-900℃)和水蒸气处理，可以将复合纤维型材中的合成纤维或天然纤维，如聚丙烯腈、粘胶纤维等转化为活性炭纤维。

上述在步骤e中焙烧阶段需要保留活性炭纤维时，需在惰性气氛下实施。

优选的，上述分子筛复合纤维型材为MFI型、BEA型或FAU型。

优选的，分子筛复合纤维型材为MFI型，晶化温度为160-220℃，焙烧温度为450-650℃。

优选的，分子筛复合纤维型材为BEA型，晶化温度为130-180℃，焙烧温度为450-700℃。

优选的，分子筛复合纤维型材为FAU型，晶化温度为100-130℃，焙烧温度为550-700℃。

上述无机粘合剂为硅溶胶和铝溶胶，分子筛选用MFI型分子筛，MFI型分子筛的Si/Al摩尔比≥15:1。

上述硅铝比可以获得负载有高硅铝比的MFI型分子筛的纤维复合型材。

上述无机粘合剂为硅溶胶和铝溶胶，分子筛选用BEA型分子筛，BEA型分子筛的Si/Al摩尔比≥10:1。

上述硅铝比可以获得负载有高硅铝比的BEA型分子筛的纤维复合型材。

无机粘合剂为硅溶胶和铝溶胶，分子筛选用FAU型分子筛，FAU型分子筛的Si/Al摩尔比为1～40:1。

上述硅铝比可以获得负载有高硅铝比的FAU型分子筛的纤维复合型材。

本发明所带来的有益技术效果是：