[发明专利]一种晶粒尺寸可控的类固相VOCs降解高硅ZSM-5分子筛的制备方法

说明书

本发明公开了一种晶粒尺寸可控的类固相VOCs降解高硅ZSM‑5分子筛的制备方法，包括：（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于进行水热处理，反应结束后，进行固液分离、洗涤、干燥、焙烧得到分子筛原粉；（3）将步骤（2）所得分子筛原粉置入铵盐溶液中进行离子交换，以得到铵型ZSM‑5分子筛，然后焙烧得到HZSM‑5分子筛；不仅提高了产品单釜收率、降低了生产成本，同时减少了母液废水的排放，实现了分子筛绿色合成路线；所制备的ZSM‑5高硅分子筛产品具有特殊的球状外观，将其应用于VOCs降解中具有吸附量大、疏水性能强、易再生等特点。

技术领域

本发明属于分子筛制备技术领域，具体涉及一种晶粒尺寸可控的类固相VOCs降解高硅ZSM-5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。因此，开发更高效的吸附剂，克服高温、高湿对吸附的影响，并且寻找更低成本的吸附剂再生方法，这将是吸附法净化VOCs的未来研究方向。

沸石分子筛是优良的吸附剂之一，广泛用于有机化工、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。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加焚烧的技术。整个沸石转轮吸附浓缩技术中，用于吸附浓缩的疏水性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：(1)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；(2)分子筛作为吸附剂最大的难点就是再生问题，上述专利中均未提及此问题；(3)分子筛合成中所用的模板剂价格昂贵，后续处理工作繁杂，造成吸附剂成本居高不下，且大部分合成还是在水热条件下进行，并未见到在类固相体系下制备高硅ZSM-5分子筛的报道。综上可知，目前急需开发出一种工艺简单、环境友好且可实现工业化生产、吸附效果良好、成本低廉的沸石分子筛作为吸附剂来满足日益发展的VOCs处理工艺的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺点，将类固相引进产品合成工艺中，开发出一种成本低、能耗小，可实现工业化生产的、用于VOCs降解的一种晶粒尺寸可控的类固相VOCs降解高硅ZSM-5分子筛的制备方法。

为了达到本发明的目的，本申请请求保护的技术方案如下：

一种晶粒尺寸可控的类固相VOCs降解高硅ZSM-5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；