[发明专利]一种氨的高温可逆吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氨的高温可逆吸附材料，该材料能够实现高温条件下氨的可逆吸附并且该材料具有较好的再生能力。本发明材料的制备方法包括以下步聚为：(1)选取表面活性剂作为胶束模版，使表面活性剂自聚集形成胶束模版；(2)选取硅源加入到上述胶束溶液中，形成硅源包覆在胶束模版表面的沉积；(3)洗涤、过滤、干燥，并在500‑600℃下焙烧5‑6小时得到MCM‑41；(4)称取溴化镁或溴化钙粉末，溶于无水乙醇中，并加入MCM‑41充分搅拌，缓慢蒸干溶剂至获得固体粗品；(5)固体粗品洗涤、过滤后，在110‑150℃下干燥2‑3小时，得MCM‑41改性复合材料即氨的高温可逆吸附材料。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料及其制备方法，更具体地说涉及一种氨的高温可逆吸附材料及其制备方法。

背景技术

氨是自然界中还原态氮的主要存在形式，也是植物生长所必需氮元素的重要来源。通过多孔材料对氨进行选择性吸附是一种新型的分离提纯氨的方法，可以广泛地运用到农业化肥、环境保护以及电子产品等过程中。特别是在氯化铵分解的过程中能够起到选择性地吸附氨的作用。氯化铵作为化肥原料容易造成土壤板结并且影响农作物口感，因此需要将氯化铵加热分解并回收其中的氨。在高温条件下分离氨和氯化氢也是一项技术难题，因为二者都极易溶于水，并且一旦温度降低氨和氯化氢又会重新化合生成氯化铵。但是，现有材料在高温条件下对氨的吸附容量有限，活性炭、活性氧化铝、硅胶等材料以物理吸附为主，在高温条件下不具有对氨的吸附能力。碱金属卤化物虽然对氨具有较高的吸附选择性，但是受到颗粒比表面积的限制，实际吸附容量较低，并且碱金属卤化物在高温条件下容易相互聚结导致材料的再生性能下降。因此，亟需开发一种可以在高温条件下实现氨可逆吸附的新型材料。

传统氨合成的能耗约为41.6％，其中主要集中在合成后气体的分离阶段。一般采用深冷液化的分离方法，将反应器出口接近400℃的高温气体激冷冷却到氨的露点以下。未反应的高温气体，降温之后回流反应器，需要重新升温，产生极大的能量消耗，容易使装置出现冷热病的现象。本发明提出的高温可逆吸附材料无需降温冷凝即可实现氨合成后气体的分离，可以有效减少气体在温度转换过程中的能量损失。通过吸附的方法使反应平衡发生移动，可以提高氨合成转化率，进一步减少未反应气体的循环量，有利于实现氨合成过程中的高效能源转化，有利于实现氨合成过程的节能降耗。因此开发一种氨的高温可逆吸附材料及其制备方法不仅有利于促进我国氯碱工业的发展，也有利于联油、联醇以及与城市煤气等能源工业相结合，具有显著的社会效益与经济价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，针对目前缺乏氨的高温可逆吸附材料的现状，提供一种氨的高温可逆吸附材料，该材料能够实现高温条件下氨的可逆吸附并且该材料具有较好的再生能力。

本发明还提供该氨的高温可逆吸附材料的制备方法，制备方法简单可靠，成本较低。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明氨的高温可逆吸附材料的制备方法，其包括以下步聚为：

(1)选取表面活性剂作为胶束模版，使其溶解在去离子水中，并加入氨水溶液，搅拌均匀，保持50-70℃的温度30min～1hr，使表面活性剂自聚集形成胶束模版；

(2)选取硅源加入到上述胶束溶液中，在70-85℃的条件下密封搅拌1小时或以上时间，形成硅源包覆在胶束模版表面的沉积；

(3)洗涤、过滤、干燥，并在500-600℃下焙烧5-6小时去除模版剂得到MCM-41；

(4)称取溴化镁或溴化钙粉末，溶于无水乙醇中，加热到70-80℃并加入MCM-41充分搅拌，缓慢蒸干溶剂至获得固体粗品；

(5)固体粗品洗涤、过滤后，在110-150℃下干燥2-3小时，得MCM-41改性复合材料即氨的高温可逆吸附材料。