[发明专利]一种用于脱除气体混合物中CO2的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于脱除气体混合物中例如废气中CO₂的吸附剂，该吸附剂为DD3R分子筛，其是通过将预先制备sigma‑1分子筛颗粒湿法球磨并静置处理获取晶种，并将其混合于含有低模板剂的合成液中，并配合两段晶化过程制备出了高纯度的DD3R分子筛。

技术领域

本发明涉及一种环保吸附剂的制备方法，特别涉及一种用于脱除气体混合物中CO₂的吸附剂的制备方法。

背景技术

随着环境保护和节能减排意识的增加，基于沸石分子筛作为吸附剂的吸附分离技术越来越受到全球各国的关注和重视。分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。

DD3R分子筛是一种全硅DDR构型的分子筛，具有三维的孔道结构，其孔道大小为0.36*0.44nm。根据CO₂的分子直径，具有八元环结构的DDR型分子筛为理想的吸附剂之一。近些年的研究可以证明DD3R分子筛能够有效的吸附、分离CO₂。相较于A型分子筛， DD3R结构为全硅结构，疏水能力很强，在高温、含水的环境下仍然保持理想的CO₂吸附选择性。

DD3R分子筛虽然结构理想，但是其在现实中的应用以及相关的研究论文、专利较之其他类型的分子筛，例如NaA、MFI、T型等少的可怜，究其原因就是其合成过程较为复杂，例如按照传统的原位生成需要长达25天之久。目前，合成DD3R分子筛多采用文献(STATE OFTHE ART)中的动态合成法，其需要高温油浴、冰浴等繁琐步骤，而且其合成液配方为ADA(模板剂):SIO₂（硅源）:EDA（矿化剂乙二胺）:H₂O=47:100:404:11240。后来学者又尝试了在合成液中添加预先制备好的晶种，可以将合成时间缩短至2d。也有学者尝试在含氟体系下制备DD3R分子筛，也可以大幅度缩短时间，但是含氟体系对环境不利，不适合大规模生产。也有学者尝试将与DD3R同属DDR构型的Sigma-1球磨后作为晶种，其可以在短至9h内完成晶化过程。另外，对于硅源和矿化剂的选择，也有不同的学者进行了各种尝试。

但是，在各种文献，关于合成液的配方基本变化不大，基本采用ADA:SiO₂:EDA:H₂O=47:100:404:11240的配方，也有采用不同配方的文献，但是其ADA与SiO₂的摩尔比基本保持在0.5左右甚至更高。而作为模板剂的金刚烷胺，其价格昂贵，其显著提高了DD3R分子筛膜的制备成本，因此，急需一种以降低金刚烷胺用量配方的方法制备DD3R分子筛。

发明内容

本发明提出了一种脱除气体混合物中CO₂的吸附剂的方法，该吸附剂为DD3R分子筛，通过在水热合成液中的添加sigma-1晶种水热晶化而成，其中所述的sigma-1晶种是将预先制备好的sigma-1颗粒与水混合后进行湿法球磨，其中，球磨转速为400-600rpm，球磨时间为3-4h，球磨程序为球磨10min静置2-5min, 并将球磨液静置4h-5h，取下层沉淀物烘干备用；所述的水热晶化过程是将sigma-1晶种添加到合成液并置于合成釜中，将合成釜放入烘箱一中是其从室温逐渐升温至100-120℃并保持0.5-2h，升温速度为0.5-2℃/min，随后将合成釜转移到已升温至180-200℃的烘箱二中继续晶化12-24h。

优选地，合成液中含有金刚烷和SiO₂，其中金刚烷胺和SIO₂的摩尔比不高于0.2。

优选地，合成液中金刚烷胺和SIO₂的摩尔比不低于0.05。