[发明专利]一种整体式分子筛吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于分子筛吸附技术领域，涉及一种整体式分子筛吸附剂与制备方法及在吸附挥发性有机污染物中的应用。

背景技术

挥发性有机污染物(VOCs)主要包含脂肪烃、芳香烃、醇、醚、醛、酮、脂等，这类污染物来源于石油化工、喷涂、药物合成、染料、橡胶工业等行业，已经严重影响着生态环境和人类健康。苯系污染物主要包括甲苯、苯、二甲苯、三甲苯，是VOCs的一类，主要来源于喷漆、涂装等行业。当前，对于低浓度较大风量的VOCs排放净化工艺中，常需要用吸附技术将其富集，再将有机物进行脱附处理，然后采用RTO或RCO技术除去有机废气。这个方法是VOCs净化最有效最节省成本的方法之一。

目前，市场上主要的VOCs吸附剂是活性炭，包括颗粒式和蜂窝状活性炭。蜂窝状活性炭对工业排放的VOCs具有广谱的吸附性能，具有床层阻力低、动力学性能好、成本低和使用方便等优点，因此常被用于固定式床的有机废气吸附浓缩装置中。但是活性炭作为吸附剂的安全性非常差，尤其是在脱附再生过程中，当温度达到100℃以上时，易因吸附床内热量蓄积而着火，甚至爆炸。然而，当再生温度低于120℃时，部分高沸点有机化合物则不能被彻底脱除，从而导致吸附效率逐步下降。此外，活性炭吸附是非选择性的，尤其具有很强的吸水能力，当废气的湿度较高时则会严重影响其吸附效率。因此采用活性炭作为吸附剂存在安全性低，吸附效率差，孔道容易堵塞，使用周期短，危废处理困难等缺点。

分子筛具有八面沸石笼状结构，具有水热稳定性好，比表面大，吸附能力强和不具可燃性等优点，目前，分子筛主要应用于沸石转轮吸附浓缩技术。分子筛装于沸石转轮吸附浓缩装置中，通过沸石转轮持续旋转运作经过吸附区和脱附区，不断重复吸附及脱附两个步骤，从而达到净化有机废气的目的。沸石转轮吸附装置涉及的活动零部件多，对旋转轴承、密封垫等零件的要求高，生产工艺复杂，生产和运行成本较高，因而不能普遍适用。另外，沸石转轮吸附浓缩装置只适于较小风量的废气处理，当废气风量较大或有机物含量较高时，沸石转轮的吸附和再生能力会受到影响，从而使整套系统的处理能力降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种整体式分子筛吸附剂及其制备方法，并以固定床式吸附工艺应用于吸附VOCs，该整体式分子筛吸附剂不仅解决了使用活性炭吸附存在的安全性低、吸附效率差、堵孔等问题，并且可适应于实际VOCs工业的大风量废气净化。

本发明所述整体式分子筛吸附剂，以蜂窝状堇青石(堇青石蜂窝陶瓷)为基体，以分子筛层为吸附层，所述分子层覆盖在蜂窝状堇青石表面并与蜂窝状堇青石结合为一体。

上述整体式分子筛吸附剂，分子筛层所含分子筛在蜂窝状堇青石上的上载量为180～220g/L。

上述整体式分子筛吸附剂，所述蜂窝状堇青石孔密度为300～400目。

上述整体式分子筛吸附剂，形成吸附层的分子筛为Y型分子筛。

本发明所所述整体式分子筛吸附剂的制备方法，工艺步骤如下：

(1)将蜂窝状堇青石置于去离子水中浸泡、清洗后干燥备用；

(2)将分子筛粉末、粘结剂、酸度调节剂与蒸馏水球磨混合均匀得到涂覆浆料，所述粘接剂的质量为分子筛粉末质量的25％～35％，所述酸度调节剂的用量应使涂覆浆料的pH值为1～4，所述蒸馏水的用量以涂覆浆料的固含量为40％～60％计量(固含量为涂覆浆料中固体物的质量与涂覆浆料质量的百分比)；

(3)将步骤(2)所得涂覆浆料均匀覆盖在干燥后的蜂窝状菫青石表面，涂覆浆料的覆盖量应使分子筛在蜂窝状堇青石上的上载量为180～220g/L；

(4)将步骤(3)覆盖上涂覆浆料的蜂窝状堇青石干燥后在400～600℃焙烧2～4h，即得整体式分子筛吸附剂。

上述方法中，所述分子筛粉末为Y型分子筛粉末。

上述方法中，所述粘接剂为Al₂O₃、高粘醋酸锆、硅溶胶中的一种。

上述方法中，所述酸度调节剂为柠檬酸或醋酸。

本发明还提供上述整体式分子筛吸附剂通过固定床的形式在吸附挥发性有机污染物中的应用，实验结果证明，本发明所述整体式分子筛吸附剂能够有效吸附醇类、三甲苯、C₆酯类等混合VOCs，效果优于活性炭吸附剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种新型的整体式VOCs吸附剂，为分子筛的应用提供了新思路。