[发明专利]一种高效分离N2

说明书

本发明属于分离材料技术领域，公开了一种高效分离N₂O/CO₂的银交换分子筛吸附剂及其制备方法，以13X以及5A分子筛为基础骨架材料，通过调节平衡阳离子组成，制备出了一定Ag⁺交换度的AgX及AgA分子筛。本发明中，由于平衡阳离子由碱金属或者碱土金属改变为Ag⁺，表现出了优异的N₂O优先吸附能力，对N₂O/CO₂具有较高的选择性和吸附量。本发明可以适用于硝酸和己二酸等工业生产过程中所产生的尾气中的N₂O的分离和回收，具有很好的应用前景和很重要的实用价值。

技术领域

本发明属于分离材料技术领域，涉及一种N₂O和CO₂分离材料的制备方法，特别是涉及一种高效分离N₂O/CO₂的银交换分子筛吸附剂及其制备方法。

背景技术

氧化亚氮（N₂O，笑气）是《京都议定书》限排的六种气体中继二氧化碳（CO₂），甲烷（CH₄）之后的第三大温室气体，其所造成的温室效应是二氧化碳的298倍以及其会对平流层的臭氧造成破坏。除此之外，N₂O在医学，食品，航天领域有着重要的应用。因此，对N₂O进行回收利用具有双重意义。N₂O的排放中有40% 是由人类活动所造成的，主要为农业，交通运输业以及工业。工业上，己二酸和硝酸的生产过程中，N₂O常作为副产物而排放出来。目前，工业上对N₂O的处理主要有三种方法，其中一种是作为一种氧化剂同CH₄气体燃烧，但会产生CO₂气体造成二次污染；二是对于尾气中的低浓度的N₂O，可以将N₂O直接催化分解为对环境无污染的N₂和O₂，但是N₂O的分解需要高温，能耗高且分解后N₂O不能作为一个有价值的中间物而用来生产其他的精细化工产品；三是对于高浓度的N₂O，可以将N₂O作为氧化剂，在工业上，一步将苯氧化制取苯酚，但是通常尾气中N₂O的浓度都达不到要求，需要进一步的富集。因此，寻找到一种经济有效的方法分离或者富集N₂O使其用于其他工业生产，是十分必要的。己二酸和硝酸的生产尾气中，除了N₂O外，还有与其性质极其相近的CO₂。CO₂与N₂O虽然由不同的元素组成，但是他们有着相同的相对分子质量和动力学直径，相似的液化温度以及极化率等，因此，N₂O/CO₂的分离具有很大的挑战。变压吸附分离技术（PSA）由于具有能耗低，操作简单等优势近年来受到了越来越多的的关注。变压吸附分离中最重要的便是吸附剂的选择，而在吸附分离的工艺中常用的吸附剂有碳材料（活性炭和碳分子筛）、分子筛、硅溶胶、以及金属有机骨架（MOFs）等材料。对比这几类吸附剂发现：碳材料不具有均一的孔结构，MOFs材料稳定性差一些，相比而言分子筛具有均一的孔结构和孔径大小，热稳定好，以及可调变的比表面积和孔容积，因此对分子筛类的吸附剂研究和应用的较多。平衡阳离子的类型作为影响分子筛性质的一个重要因素，对于气体的吸附分离也有很大的影响。X和A型分子筛硅铝比较低（分别为1.15和1.00），孔道中具有较多的平衡阳离子，因此选择这两种分子筛进行银离子交换实现N₂O/CO₂的吸附分离。

发明内容