[发明专利]一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法

说明书

本发明提供了一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法，该方法采用5‑氨基四氮唑锌含能配合物作为吸附剂对氮气和接近气体进行选择性吸附和分离。所述的接近气体为甲烷或二氧化碳。本发明的5‑氨基四氮唑锌配合物对Nsubgt;2/subgt;有选择性吸附效应，具有较好的吸附效果。本发明对于物理化学性质非常接近的Nsubgt;2/subgt;与CHsubgt;4/subgt;分子的吸附分离，尤其是为非常规甲烷气提纯/回收过程的关键共性技术难题的解决提供了新思路，此5‑氨基四氮唑锌含能配合物对Nsubgt;2/subgt;与CHsubgt;4/subgt;气体组分的分离具有广泛的应用前景。本发明对于对后期烟气(燃料燃烧产生的烟气流，主要由COsubgt;2/subgt;，CO和Nsubgt;2/subgt;组成)中最主要两种组分的分离具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于推进剂领域，涉及吸附剂，具体涉及一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法。

背景技术

能源短缺和环境污染是我国当前面临的两大焦点问题。甲烷(CH₄)是当今国际公认的低碳洁净能源，其开发与洁净利用已成为解决我国能源供求矛盾、实现能源多样化、保持经济环境可持续发展的重大战略之一。根据我国能源规划，到2022年天然气在一次能源消费中的比例拟提高到12％，相当于年消费量为4000亿立方米，天然气资源缺口将达到1500亿立方米，供需矛盾日益尖锐。除了常规天然气的持续开发，资源总量巨大的非常规天然气的开采利用将是有力补充。但在此类低浓度甲烷气提纯过程中，因N₂分子与CH₄的物理化学性质非常接近而成为非常规甲烷气提纯/回收过程的关键共性技术难题，是当前我国天然气发展与节能减排战略所面临的最大技术障碍之一。一方面，变压吸附(PSA)是最有前景的CH₄与N₂分离技术之一。因此设计制备吸附剂，尽可能增大CH₄与N₂两者与吸附材料之间的作用力差异，是PSA过程实现CH₄、N₂高效分离的关键。从微观角度探讨材料结构-吸附性能之间的关系，是CH₄、N₂吸附分离研究的热点内容。理论上讲，在保证吸附剂微孔孔隙发达的同时，控制孔表面性质与分离窗口尺寸可以进一步强化CH₄、N₂的吸附分离效率。但另一方面，很显然，现有分子筛与活性炭材料的表面性质与分离窗口的调控优化技术已经不能满足要求，尤其是微观尺度上的超微孔道与表面性质调节效率低下。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种氮气和甲烷气体的选择性吸附和分离的方法，解决现有技术中氮气和甲烷难以从二者的混合气体中分离的技术问题。

本发明的另一个目的在于，提供一种氮气和二氧化碳气体的选择性吸附和分离的方法，解决现有技术中氮气和二氧化碳难以从二者的混合气体中分离的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种氮气和接近气体的选择性吸附和分离的方法，该方法采用5-氨基四氮唑锌含能配合物作为吸附剂对氮气和接近气体进行选择性吸附和分离。

具体的，所述的接近气体为甲烷或二氧化碳。

具体的，所述的5-氨基四氮唑锌含能配合物的结构式如下所示：

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的5-氨基四氮唑锌含能配合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

加入N,N-二甲基甲酰胺和水，搅拌下加入5-氨基四氮唑和六水合硝酸锌，40℃下加热使其完全溶解，得到无色澄清液体，冷却至室温，过滤出不溶物，滤液置于干净的烧杯中，室温下缓慢挥发7天，得到无色晶体。将反应液滤去得到白色固体，即5-氨基四氮唑锌含能配合物。