[发明专利]一种可循环再生的整体式蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可循环再生的整体式蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法，制备方法包括如下步骤：1)混料练泥∶2)挤出成型与干燥焙烧，得到整体式蜂窝分子筛吸附剂；3)失效整体式蜂窝分子筛吸附剂的循环再生：整体式蜂窝分子筛吸附剂再生5000次以后或结晶度下降到50％，即为整体式蜂窝分子筛吸附剂失效，采用碱溶处理溶解失效整体式蜂窝分子筛吸附剂成高纯度硅溶胶，作为分子筛的合成的硅源重新水热合成为高硅分子筛；以高硅分子筛粉体为原料再进行整体式蜂窝分子筛的制备，重复步骤1)和2)，实现失效整体式蜂窝分子筛吸附剂的循环再生。本发明制备方法操作简便、稳定性及重复性好，易实现工业化且可循环再生，极大降低物料成本。

技术领域

本发明涉及VOCs废气治理领域，具体涉及一种可循环再生的整体式蜂窝分子筛吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着工业化进程的加快和大量有机化学试剂的使用，造成气态挥发性有机物(VOCs)的排放量显著增加，这些VOCs大部分为有毒有害物质，浓度过高时会引起中毒及造成人体器官的病变，甚至引发癌症。因此，必须对工业VOCs进行排放控制。

吸附法是工业中处理VOCs中常用的一种技术，其中，固体吸附剂最为常见。目前较为常用的活性炭吸附剂在吸附过程中易燃，且脱附再生困难，难以适应复杂多变的工业废气的治理。沸石(分子筛)具有的不同孔径笼状结构，种类繁多且高温再生性要优于活性炭，可以选择合适分子筛对有机物分子进行选择性吸附。

在分子筛处理有机挥发污染物的工业应用中，常将粉末状的分子筛加工成颗粒状、条状和蜂窝体等形状或者涂覆于常规蜂窝基材上(陶瓷和堇晶石等)。相比于涂敷式蜂窝分子筛和其他形状成型分子筛，整体挤出式蜂窝分子筛不仅具备良好的吸附净化性能、较佳的机械强度及易调整的分子筛含量(0-90wt％)，而且不存在分子筛脱落的问题，吸附效率和使用寿命大幅提升，尤其是在更高浓度、更大风量VOCs废气处理中具备更为显著的优势。

近些年，国内虽有关于制备整体挤出式蜂窝分子筛的报道，但相关技术并不成熟。

现有蜂窝状分子筛吸附剂成型方法常利用拟薄水铝石作为粘合剂，然后通过烘箱等常规干燥方式定型干燥，且作为吸附剂失效后没有进行有效物料循环利用。例如∶申请公布号为CN105618159A的中国发明专利文献公开了一种分子筛催化剂的整体式蜂窝状结构化成型方法，但其存在着部分缺陷，常规分子筛粉体对极性分子有明显选择性吸附，高湿度条件下VOCs吸附容量低；以铝源作为粘合剂成型的分子筛吸附剂疏水性差，且高温自再生多次失效以后，无法实现物料循环利用，造成分子筛吸附剂成本提高。

中国发明专利文献CN111001430A公开了一种废气处理用吸附/催化材料，吸附/催化材料包括蜂窝载体和分子筛、表面活性剂、过渡金属溶液、粘结剂组成的活性涂层；通过采用SiO2-Al2O3-ZrO2复合溶胶作为粘结剂，有效增强了活性涂层各组分与蜂窝载体之间的牢固度，使得分子筛活性涂层不易脱落，通过使蜂窝载体和活性涂层的质量比为8:1-5:1，使得蜂窝载体上分子筛活性涂层的载量得到明显提高，通过将活性涂层按分子筛100份、表面活性剂1-5份、0.1-0.5mol/L的过渡金属溶液1-3份、粘接剂1-20份的重量份数调制，使得本发明所述的废气处理用吸附/催化材料具有良好的催化还原能力，能够实现更好的废气处理效果。但是其高温自再生多次失效以后，无法实现物料循环利用，造成吸附/催化材料成本提高。

中国专利文献CN111001430A公开了一种水泥基多联通孔蜂窝催化剂/吸附剂的制备方法。包括如下步骤：(1)借助高精度光固化3D打印技术制备具有多联通孔蜂窝结构对应的树脂倒模。(2)为制备多联通蜂窝催化剂，在树脂倒模内浇筑水泥，固化、煅烧去除树脂倒模后，得到高精度水泥基蜂窝载体。随后在载体表面涂覆催化剂涂层。(3)为制备多联通蜂窝吸附剂，将水泥和分子筛粉体混合后浇筑如树脂倒模内，固化、煅烧去除树脂倒模后，得到高精度多联通蜂窝吸附剂。本发明借助3D打印技术制备的高精度水泥基多联通孔蜂窝催化剂/吸附剂，制备工艺简单，结构可控，重复性高。但是其高温自再生多次失效以后，无法实现物料循环利用，造成水泥基多联通孔蜂窝催化剂/吸附剂成本提高。