[发明专利]一种钴硅分子筛的绿色合成方法

说明书

本发明涉及一种钴硅分子筛的绿色合成方法，包括步骤：S1：准备硅源溶液：硅源溶液含有水玻璃和金属阳离子；S2：向硅源溶液中滴加可溶钴盐溶液，边加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌至混合均匀，得混合液；S3：将混合液常温下静置后，并用苛性碱溶液调节混合液的pH11‑14，并添加ETS‑10晶种；S4：将混合液转移至高压反应釜，200‑250℃进行水热反应；S5：反应结束后，降温，过滤，洗涤，烘干，得钴硅分子筛。本发明可在不使用有机模板剂的情况下合成用于碳捕集的分子筛，制备的分子筛具有较高的COsubgt;2/subgt;/Nsubgt;2/subgt;吸附选择性，能够很好的分离并富集工业烟气中的COsubgt;2/subgt;，降低工业烟气碳排放。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，尤其是一种用于碳捕集、碳封存和利用的钴硅分子筛的合成方法。

背景技术

CCS(Carbon Capture and Storage)碳捕集与封存技术是指，将工业生产所产生的CO₂收集起来，并将收集的CO₂输送到封存地点，长期与大气隔绝的过程，被认为是未来减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、最可行的方法。其中捕集过程是技术难点，主要有三种方式：燃烧前捕集(Per-combustion)、富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)、和燃烧后捕集(Post-combustion)。

燃烧后捕集就是将工业尾气中分压较低的CO₂从混合气体中富集分离出来。这也是目前仅有的进入工业规模的碳捕集技术路线，可以作为一个独立的系统应用于已建成或者在建的工业系统，不影响其他生产系统，与其他两种方法相比有较高的灵活性，在火力发电厂尾气处理中对二氧化碳的捕集率能够达到80％-90％。常见的燃烧后捕集方法包括化学吸收法、膜分离法、低温蒸馏法和物理吸附法。与其它三种方法相比，物理吸附法具有能耗低、产品纯度高、工艺流程简单等优点。物理吸附法是利用具有较强吸附能力的多孔结构物质表面活性位点与不同气体分子之间的吸引力的不同，选择性的将CO₂吸附在表面从而从混合气体中分离出来。广泛应用的物理吸附方法有变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)，其中吸附剂是物理吸附分离法的基础，吸附剂性能直接影响最终分离效果，从而决定着吸附设备投资和分离的经济性，所以吸附剂是决定吸附分离法好坏的决定性因素。分子筛是一种常见的多孔材料，一些分子筛对CO₂表现出很好的选择性吸附效果。

但是，在分子筛的合成过程中，通常需要添加有机模板剂作为结构性导向剂，这类有机物大多数有毒性，并且作为杂质需要在后期进行煅烧去除，煅烧过程中也会排放有毒废气。例如，采用有机模板剂合成沸石分子筛的方法，所述方法为：将0.049g NaAlO₂、0.41gNaOH以及1.96g四乙基氢氧化铵(四乙基氢氧化铵质量分数为25％的水溶液)溶于7.56gH₂O(去离子水)中，搅拌10min，再加入2.5g硅溶胶(质量分数40％)，搅拌两小时后，再加入0.1g晶种(SSZ-13分子筛晶种)；然后将反应原料加入聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，160℃晶化72h即完成晶化，产物抽滤，烘干后得到产品，产品硅铝比约为0.8左右。该方法中使用的具有结构性导向作用的有机模板剂(四乙基氢氧化铵)呈强碱性，其腐蚀性强。对皮肤、眼睛和粘膜有强刺激性和腐蚀性，吸入可引起喉、支气管炎症、痉挛、化学性肺炎及肺水肿等。基于有机模板剂受高热分解这个性质，在合成沸石分子筛后需要对其进行高温煅烧以去除有机模板剂，而分解出的产物烟气仍具有毒性。因此，亟需研发出一种更环保、更绿色的分子筛的合成方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种钴硅分子筛的绿色合成方法，该方法不使用有机模板剂，直接以水玻璃和钴盐及少量碱土金属阳离子经水热反应合成钴硅分子筛，该分子筛可捕集工业烟气排放中的温室气体，解决了现有分子筛合成过程不环保的技术问题。

(二)技术方案