[发明专利]一种超高疏水性能VOCs吸附剂分子筛的制备方法

说明书

本发明公开了一种超高疏水性能VOCs吸附剂分子筛的制备方法，本发明通过一步法对分子筛产品进行表面硅烷化处理得到超高疏水性能的HZSM5分子筛，并将其应用于VOCs尾气吸附降解方面，产品具有疏水性更强、VOCs竞争吸附选择性高、水热稳定性更高等特点，相对于分步处理工艺，更加容易实现工业化、操作简便，且克服了传统硅烷化表面不均匀的缺点。

技术领域

本发明属于分子筛制备的技术领域，具体涉及一种超高疏水性能VOCs吸附剂分子筛的制备方法。

背景技术

挥发性机物(VOCs)是指在标准状况下饱和蒸气压大于0.13kPa的有机化合物，包括烃、醛、酮、醇、醚、酯、杂原子取代烃等300多种有机物。大气中VOCs具有种类繁多、来源广泛、毒性大、浓度相对较低但污染物总量大等特点。吸附法是主要的VOCs净化方法之一，与其它方法相比，吸附法具有工艺成熟、操作简单、能耗低、净化效率高等优点，适用于低浓度、高风量的VOCs净化，但也存在着高温度下吸附效率低、高湿度下VOCs的吸附被抑制等缺点。

沸石分子筛是优良的吸附剂之一，广泛用于基本有机化工、石油化工的生产上，在有害气体的治理上，也常用于SO2、NOx、CO、CO2，NH3，CCl4、水蒸气和气态碳氢化合物废气的净化。主要是由于它具有以下特点：1、分子筛吸附选择性强。这是由于分子筛的孔径大小整齐均一，又是一种离子型吸附剂，因此，它能根据分子的大小及极性的不同进行选择性吸附；2、分子筛吸附能力强。即使气体的组成浓度很低，仍然具有较大的吸附能力。3、在较高的温度下仍有较大的吸附能力，而其他吸附剂却受温度的影响很大，因而在相同温度条件下，分子筛的吸附容量大。

随着研究的不断深入，目前沸石转轮浓缩技术是针对低浓度VOCs治理而发展起来的一种新技术，与化学法进行组合，形成了沸石转轮浓缩+焚烧技术。整个沸石转轮吸附浓缩技术中，用于吸附浓缩的疏水形沸石分子筛是其技术的核心，沸石分子筛作为疏水性吸附材料的优势越来越明显，目前国内外已有多项专利涉及了以沸石分子筛作为吸附剂用于处理VOCs的报道，主要有US6281406B1、US4705909、CN1781885A、CN11055906A、CN1280977A、CN1749226A、CN201710375783等，上述专利中所合成的分子筛作为吸附剂时，存在着以下主要缺陷：一、分子筛作为吸附剂时需要添加一些无机或者有机材料作为粘结剂使用，这就造成了产品合成步骤繁琐、且过程中还需掺加有毒有害物质，不利于工业生产；二、分子筛疏水性能及水热稳定性均需要有待进一步提高，因为VOCs属于低浓度高含水量的有机废气，疏水性能的高低直接影响其吸收效率。因此，如何提高分子筛产品的疏水性能成为目前急需解决的关键性技术。

分子筛的改性主要有两种方法，脱铝改性和接枝改性，脱铝改性包括高温水热法、酸碱改性法等；接枝改性即硅烷化反应，通过硅烷化试剂与分子筛表面的硅羟基作用从而在表面接枝有机官能团，主要通过硅羟基Si-OH与有机硅的共价结构实现。本发明一改传统的硅烷化技术，将硅烷化反应通过一步法直接引入到分子筛合成中来，取得了优良的使用效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷与缺点，提出一种成本低、能耗小，可实现工业化生产的超高疏水性VOCs吸附剂——HZSM5沸石分子筛制备方法。

为了实现上述发明的目的，本发明采用以下方案来实现：

一种超高疏水性能VOCs吸附剂分子筛的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将硅源、碱源、模板剂、ZSM-5分子筛晶种与水混合，形成凝胶；

(2)将步骤(1)中所述凝胶置于反应釜中进行水热晶化，反应结束后，进行急冷降温，得到产物A；

(3)将步骤(2)中产物温度降至室温后，向反应釜中按一定比例补加有机醇溶剂和有机硅烷类试剂，搅拌均匀后在100-180℃条件下继续晶化6-12小时；