[发明专利]端醇化合物辅助制备高微孔NaY分子筛的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用端醇化合物辅助制备高微孔NaY分子筛的方法和应用，其属于材料制备及环境净化的技术领域。其是以铝源、硅源、钠源为原料，通过加入端醇化合物类表面活性剂，并经水热晶化，制得所述高微孔NaY分子筛。本发明制备的NaY分子筛结晶度高，比表面积较大，微孔孔容大，将其作为吸附剂可在室温下用于高效吸附SOsubgt;2/subgt;气体。

技术领域

本发明属于材料制备及环境净化的技术领域，涉及一种NaY分子筛吸附剂的制备技术及其应用，具体涉及一种利用端醇化合物辅助制备高微孔NaY分子筛的方法及其在深度脱除SO₂方面的应用。

背景技术

二氧化硫（SO₂）是燃料燃烧的副产品排放到大气中。通常产生的烟气中含有约500-3000ppm的SO₂，不仅大大加重了空气污染，容易诱发人体呼吸道疾病，而且严重阻碍了工业生产。各工厂都对深度脱硫提出了严格的要求，由于SO₂的吸收量很小，在低浓度下去除SO₂使深度脱硫成为一个巨大的挑战。

传统上，工业湿法烟气脱硫中常用的石灰石法（Fuel, 2015，144，274-286）能有效去除SO₂，但会产生大量废水和残留物，腐蚀管道，需要进一步处理。离子液体溶剂（Chem.Eng. J., 2015，265，249-258.）虽然能有效吸收SO₂而不积累二次固体废物，但在再生过程中不仅会腐蚀设备，且溶剂易损失，从根本上严重限制了这一过程。综合来看，干法脱硫是目前工业上消除含硫污染物最实用、经济、有效的技术。大量的固体吸附剂包括金属氧化物、活性炭和沸石已被开发用于捕获硫化合物。金属氧化物（J. Hazard. Mater., 2018，342，326-334.）吸附剂价格昂贵，并且会产生额外的不可用金属硫酸盐的副产品。对于活性炭（Energy Fuels, 2021，35，8102-8116）而言，其再生成本较高制约了其发展。总的来说，这些技术受到经济和环境可持续性问题的严重影响。因此，迫切需要开发吸附性能优异、可再生、易于产物回收的吸附剂材料，用于高效、可逆的SO₂捕获。

沸石一直处于许多研究的前沿。沸石具有较大的比表面积和可调节的孔隙率，可以通过吸附和扩散的差异有效地筛选和分离混合气体。同时，沸石具有较高的吸附性能、优良的可重复利用性及连续再生能力和相对较低的反应温度。NaY分子筛是一种磷酸硅铝晶体，因其独特的晶体结构、均匀规则的微孔孔道、较大的比表面积以及优良的热稳定性，在石油化工、能源、环境治理等领域应用广泛。NaY沸石的孔分布宽、孔径大，传质阻力小，是一种极具潜力的吸附剂，利于实现低浓度SO₂的高效吸附和高循环吸附再生。通常，制备沸石所需的模板剂价格昂贵，大多数沸石仍停留在实验室阶段未能实现工业化。

目前，利用表面活性剂制备NaY沸石已有报道，如专利CN 103449469A在导向剂合成中加入表面活性剂，制得稳定性较好的NaY沸石，专利CN 102259889A和CN 103214003A分别公开了用N,N-二乙胺基-N-十六烷基-N-(3-甲氧基丙烷)碘化铵和N,N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵（TPOAC）双亲有机硅烷为模板剂合成Y沸石。然而，上述方法使用昂贵的有机硅烷为模板剂，其用量较大，晶化时间较长，这无疑会大幅度增加多级孔Y分子筛的合成成本，不利于其工业应用推广。因此，设计简便、绿色的NaY分子筛快速合成策略十分关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过端醇化合物辅助制备高微孔NaY分子筛的方法及其应用。此方法制备的NaY分子筛结晶度良好，拥有大比表面积和高微孔孔容，在室温常压条件下可实现对SO₂的高效动态吸附。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用端醇化合物辅助制备高微孔NaY分子筛的方法，其包括以下步骤：

1）将硅源、铝源、钠源加水混合，然后加入适量端醇化合物类表面活性剂，在室温下搅拌使物料充分接触；