[发明专利]一种中硅ZSM-5型分子筛制备方法及作为高选择性酸性气体吸附剂的应用

说明书

本发明介绍了一种中硅ZSM‑5型分子筛制备方法及作为高选择性酸性气体吸附剂的应用，按照Na₂O:Al₂O₃:SiO₂:H₂O的摩尔比为（5‑10）:1:（35‑45）：（800‑1500），并加入人工合成结构诱导物种，经过反应、晶化、固液分离、干燥后分子筛粉料，加入粘结剂等成型，在干燥、焙烧得到成型分子筛；可以做为高选择性酸性气体选择性吸附剂，用于选择性吸附废气中SO₂/NO_x酸性气体。本发明分子筛具有良好的热稳定性、水热稳定性和耐酸性，在长期的吸附‑解吸过程中仍可保持骨架结构的完整性；可以从复杂气氛的烟道气体系中，仍可选择性吸附痕量的SO₂和NO_x。

技术领域

本发明涉及一种化工吸附剂领域技术，尤其是一种中硅ZSM-5型分子筛制备方法及作为高选择性酸性气体吸附剂的应用。

背景技术

传统的分子筛是一种由硅氧四面体与铝氧四面体组成的具有空间网状结构材料。一般具有低硅铝比的A（氧化硅与氧化铝摩尔比为2）和X（氧化硅与氧化铝摩尔比为2-3）型分子筛由于较强的静电场作用，是使用最广的吸附剂。然而低硅铝比分子筛热稳定性差、水热稳定性尤其是耐酸性差大大限制了其对酸性气体例如SO_x或NO_x的吸附。自从1972 年，Mobil 公司人工合成具有MFI拓扑结构的ZSM-5 分子筛以来，该分子筛在石油化工、精细化学品生产、煤化工等催化领域展现出极大的应用价值，一直以来都是分子筛合成、应用领域的研究热点。由于ZSM-5 具有诸多的优点：（1）ZSM-5分子筛具有较高的比表面积以及优良的离子交换性能，这令其成为各种具有催化活性金属的优良载体，ZSM-5 分子筛负载金属Fe、Ag、Cu、Co等金属在氮氧化物的选择性催化还原反应，甲醇芳构化反应，氧化反应等反应中展现出良好的催化性能；（2）NaZSM-5 经离子交换变成HZSM-5 后，具有一定的酸性，作为固体酸催化剂，应用于水合，醇脱水，催化裂化等反应，并展现出良好的催化效果；（3）ZSM-5分子筛是一种具有0.5-0.6 nm 孔道的微孔材料，孔道直径与苯类化合物的直径相当，因此可以利用其择形性应用于芳构化反应。当然，ZSM-5 分子筛还具有较高的水热稳定性、较宽的硅铝比范围、较高的抗积炭能力等特点，使其在石油化工、精细化工以及环保等领域有着广泛的应用。

由于ZSM-5分子筛具有相对较高的硅铝比（氧化硅与氧化铝摩尔比从20至无穷大可调），因此在ZSM-5 分子筛的合成过程中，通常要加入分子尺寸较大的有机铵阳离子充当模板剂。有机模板剂主要起到了结构导向以及平衡骨架电荷的作用。然而有机模板剂一般价格昂贵，大大增加了合成分子筛的成本，同时有机模板剂的使用通常还面临着环保和能耗增加的问题。因此在不使用模板剂的条件下工业化生产ZSM-5分子筛具有重要意义。如果不使用模板剂合成，就可以大大降低制备成本，并避免模板剂后期带来的污染问题。

从煤转化过程中产生的烟气或其它领域产生废气中选择性吸附回收SO₂/NO_x等酸性气体，是实现资源富集再利用、确保绿色生产、环保增效的重要课题。具有低硅铝比（氧化硅与氧化铝摩尔比为20-40）的ZSM-5分子筛同时保证了较多的吸附位点，同时又具有远优于传统A型和X型分子筛的良好热稳定性、水热稳定性和耐酸性。此外，其特殊的十元环交叉孔道可以保证其能从复杂气氛中选择性吸附回收SO₂/NO_x等酸性气体。本专利不使用模板剂快速有效的制备出硅铝比在20-40之间可调的ZSM-5型分子筛，进一步成型后应用于SO₂/NO_x等酸性气体的选择性吸附。

发明内容