專利名稱:去除氮氧化物的復(fù)合吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除氮氧化物的復(fù)合吸附劑的制備方法，適用于常溫下脫除廢氣中的氮氧化物。所屬技術(shù)領(lǐng)域：
為作業(yè)類一般的物理或化學(xué)方法中，用固定的吸附劑進(jìn)行氣體分離的方法(IPCB01D53/04)。
背景技術(shù)：
目前對(duì)氮氧化物的治理以催化法為主，如應(yīng)用于燃燒煙氣治理的選擇性催化還原法，非選擇性催化還原法及機(jī)動(dòng)車尾氣處理的三元催化法等等。
吸附方法在氮氧化物治理方面的應(yīng)用較少，且多以物理吸附為主。
如專利ZL98104145.0(公開號(hào)CN1198359，公告日1998.11.11)介紹的是采用沸石和礬土制成組合吸附劑來去除氣體中的二氧化碳、水和氮氧化物等。該專利主要是將礬土用堿性溶液改性后與沸石物理混合，來吸附進(jìn)給氣體中微量的水分、二氧化碳、乙炔和氮氧化物等氣體，以生產(chǎn)干燥而不含上述雜質(zhì)的空氣。吸附劑具體制作過程如下先制作pH值在9以上最好是11的堿性化合物溶液，然后將該溶液加入礬土中，其容積要正好足以填滿礬土的孔隙而表面上不顯出潮濕。該溶液的濃度可以這樣選取即以主要成分的干重計(jì)，加在礬土上的化合物相當(dāng)于其重量的1到10％。
處理過的礬土要在不致使所加化合物形成分解而產(chǎn)生氧化物這樣高的溫度下進(jìn)行干燥，因此可在低于200℃，最好是150℃以下干燥，然后與沸石進(jìn)行物理混合，較好的混合比例是使該吸附劑含有10～90％按重量計(jì)的沸石和從90～10％按重量計(jì)的礬土，更好的是從20～80％的沸石和80～20％按重量計(jì)的礬土。沸石較好的具有至少為1.0的Si/Al比，更好的則至少為2.0。采用變溫、變壓或二者混合的方法進(jìn)行氣體的周期性吸附與再生，并給出了較好的操作參數(shù)。
該專利的吸附機(jī)理是依靠物理吸附。需采用變溫或變壓吸附完成吸附劑的吸附和再生過程。如在變溫和變壓混合工藝中，特別優(yōu)選的工藝條件是進(jìn)給壓力15至200表壓(305～1615千帕斯卡)，進(jìn)給溫度10至50℃，再生溫度30至100℃，清洗壓力0至30表壓(202～408千帕斯卡)，這必將造成較高的能耗。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于去除氮氧化物的復(fù)合吸附劑的制備方法，特別適合于從廢氣中脫除中低濃度的氮氧化物，即使在常溫常壓下也能夠很好地吸附氮氧化物，無需為了吸附而進(jìn)一步地施熱或除熱，也無需升高或降低壓力。
本發(fā)明的目的在于提供一種去除氮氧化物的復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將沸石粉末與質(zhì)量百分比濃度為3％～10％的鹽酸溶液混合均勻，沸石粉末與鹽酸溶液的比例為0.2～0.5g/ml；2)攪拌并加熱至沸騰，持續(xù)1.0～2.5小時(shí)，冷卻，抽濾，清洗；3)加入氫氧化鈉溶液中和，抽濾，烘干，在馬弗爐中300℃～500℃焙燒2.0～5.0小時(shí)，制得改性沸石粉末；4)改性后的沸石粉末與氫氧化鈣按質(zhì)量比1∶1～2∶1混合均勻，加入去離子水混捏，擠壓成型，烘干，制成去除氮氧化物復(fù)合吸附劑；或者將改性沸石粉末與濃度為1.0～6.0mol/L氯化鈣溶液混合均勻并攪拌20～60分鐘，抽濾，烘干，制得浸鹽沸石粉末；浸鹽后的沸石粉末與氫氧化鈣按質(zhì)量比1∶1～2∶1混合均勻，加入去離子水混捏，擠壓成型，烘干，制成去除氮氧化物復(fù)合吸附劑。
本發(fā)明的制備方法中，改性沸石粉末的焙燒溫度為300℃～500℃，如果該焙燒溫度低于300℃，則達(dá)不到活化沸石的目的，如果該焙燒溫度超過500℃，則有可能會(huì)破壞沸石的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的制備方法中，改性沸石粉末的焙燒時(shí)間為2～10小時(shí)，如果該焙燒時(shí)間小于2小時(shí)，則吸附水分不能充分地除去，如果該焙燒時(shí)間大于10小時(shí)，則在經(jīng)濟(jì)上是不利的。
本發(fā)明的制備方法中，擠壓形狀和大小可根據(jù)需要而定，既可是小球狀，也可是柱狀。
本發(fā)明的復(fù)合吸附劑的制備方法是，將沸石粉末與鹽酸溶液混合均勻，攪拌并加熱至沸騰，冷卻，抽濾；再加入氫氧化鈉溶液中和，抽濾，烘干，再焙燒，即制得改性沸石粉末。天然沸石本身具備一定的吸附能力，用鹽酸對(duì)沸石改性的目的是去除沸石孔道中所含的部分金屬離子，打通沸石內(nèi)部孔道，增加其比表面積，提高其吸附能力。這一點(diǎn)由附圖1和2可比較出來，經(jīng)過鹽酸處理后沸石表面閉塞的孔被打開，表面粗糙度增加，有利于吸附。
將改性沸石粉末與氯化鈣溶液混合均勻并攪拌，抽濾，烘干，即制得浸鹽沸石粉末。實(shí)驗(yàn)證明沸石用氯化鈣浸漬后制得的吸附劑吸附氮氧化物的性能優(yōu)于未浸漬。將浸鹽沸石粉末與氫氧化鈣粉末混合均勻，加入去離子水混捏，擠壓成型并烘干，即制成復(fù)合吸附劑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用物理吸附與化學(xué)吸附相結(jié)合的原理，采用廉價(jià)的天然沸石等為原材料生產(chǎn)出一種對(duì)氮氧化物吸附容量較大的吸附劑，且由于其價(jià)格低廉，不需再生，運(yùn)行成本也大大降低。使用之后的吸附劑可以直接拋棄。
圖1是沸石原料的SEM照片圖2是改性沸石的SEM照片具體實(shí)施方式
本發(fā)明并不限于本文中所闡述的實(shí)施方案。相反，公開這些實(shí)施方案的目的是為了使本公開的內(nèi)容全面而完整，并且徹底地向本領(lǐng)域的技術(shù)人員闡述本發(fā)明的范圍。
下面的實(shí)施例的目的適用于說明本發(fā)明，其中所用儀器及檢測(cè)方法等不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。
采用吸附方法，以測(cè)定所吸附的氮氧化物的量。在本發(fā)明中，氮氧化物的濃度是在吸附劑的后端利用化學(xué)發(fā)光式氮氧化物檢測(cè)儀檢測(cè)的，同時(shí)使含有700PPm氮氧化物的氣體以1.00升/分鐘的流速通過12.00g的吸附劑樣品。在這些程序中，可以假定吸附量相當(dāng)于注入的氮氧化物的量與檢測(cè)到的氮氧化物的量的差。由此，可以計(jì)算出吸附的氮氧化物的量。在本發(fā)明中，采用吸附法測(cè)定直到出口濃度與入口濃度相同，計(jì)算該測(cè)定條件下的飽和吸附容量，即每克吸附劑吸附的氮氧化物的量。
對(duì)比例1將沸石原料粉末與氫氧化鈣按重量比為1∶1混合均勻，其余步驟同實(shí)施例8，制作出吸附劑，測(cè)定其飽和吸附容量為102.05mg/g。可看出經(jīng)處理的沸石制作出的吸附劑飽和吸附容量明顯增大。
實(shí)施例1～4用改性沸石粉末制備吸附劑分別稱取四份300g沸石原料，按表1的質(zhì)量濃度及體積配制并量取鹽酸溶液，混合均勻，加熱同時(shí)攪拌，經(jīng)過表1所列水熱反應(yīng)時(shí)間后，冷卻至室溫，抽濾；用去離子水清洗，再加入氫氧化鈉溶液中和，抽濾，烘干。然后按1～4號(hào)的順序在馬弗爐中焙燒。這樣就制得四份改性沸石粉末。
表1
分別取制得的1～4號(hào)改性沸石粉末與氫氧化鈣按質(zhì)量比分別為1∶1，1.5∶1，1.8∶1，2∶1的比例混合均勻，加入去離子水?dāng)嚢杈鶆?，擠壓形狀和大小可根據(jù)需要而定，本實(shí)施例中擠壓成截面的柱狀吸附劑，烘干。采用吸附法測(cè)定每克吸附劑吸附的氮氧化物的量。吸附數(shù)據(jù)列于表3。
實(shí)施例5～8用浸鹽沸石粉末制備吸附劑稱取實(shí)施例1～4制得的改性沸石粉末，分別用表2中不同濃度CaCl2溶液，浸泡攪拌，抽濾，烘干，即制得浸鹽沸石粉末。
表2
以實(shí)施例5～8制得的浸鹽沸石粉末與氫氧化鈣按重量比分別為2∶1，1.5∶1，1.8∶1，1∶1的比例混合均勻，加入去離子水?dāng)嚢杈鶆颍瑪D壓形狀和大小可根據(jù)需要而定，本實(shí)施例中擠壓成截面的柱狀吸附劑，烘干。采用吸附法測(cè)定每克吸附劑吸附的氮氧化物的量。吸附數(shù)據(jù)列于表2。通過表2數(shù)據(jù)比較可看出浸鹽后的沸石粉末制成的吸附劑吸附量較大。
雖則對(duì)本發(fā)明結(jié)合其最佳實(shí)施例作了闡述，在本發(fā)明的范圍內(nèi)仍可作出許多修正和變更。
權(quán)利要求
1.一種去除氮氧化物的復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將沸石粉末與質(zhì)量百分比濃度為3％～10％的鹽酸溶液混合均勻，沸石粉末與鹽酸溶液的比例為0.2～0.5g/ml；2)攪拌并加熱至沸騰，持續(xù)1.0～2.5小時(shí)，冷卻，抽濾，清洗；3)加入氫氧化鈉溶液中和，抽濾，烘干，在馬弗爐中300℃～500℃焙燒2.0～5.0小時(shí)，制得改性沸石粉末；4)改性后的沸石粉末與氫氧化鈣按質(zhì)量比1∶1～2∶1混合均勻，加入去離子水混捏，擠壓成型，烘干，制成去除氮氧化物復(fù)合吸附劑；或者將改性沸石粉末與濃度為1.0～6.0mol/L氯化鈣溶液混合均勻并攪拌20～60分鐘，抽濾，烘干，制得浸鹽沸石粉末；浸鹽后的沸石粉末與氫氧化鈣按質(zhì)量比1∶1～2∶1混合均勻，加入去離子水混捏，擠壓成型，烘干，制成去除氮氧化物復(fù)合吸附劑。
專利摘要
一種去除氮氧化物的復(fù)合吸附劑的制備方法，屬于作業(yè)類一般的物理或化學(xué)方法中用固定的吸附劑進(jìn)行氣體分離的方法。現(xiàn)有吸附機(jī)理是依靠物理吸附，需采用變溫或變壓吸附完成吸附劑的吸附和再生過程。本發(fā)明的復(fù)合吸附劑的制備方法是，將沸石粉末與鹽酸溶液混合均勻，攪拌并加熱至沸騰，冷卻，抽濾；再加入氫氧化鈉溶液中和，抽濾，烘干，再焙燒，即制得改性沸石粉末。將改性沸石粉末與氯化鈣溶液混合均勻并攪拌，抽濾，烘干，即制得浸鹽沸石粉末。將改性或浸鹽沸石粉末與氫氧化鈣粉末混合均勻，加入去離子水混捏，擠壓成型并烘干，即制成復(fù)合吸附劑。本發(fā)明吸附容量較大，且由于價(jià)格低廉，不需再生，運(yùn)行成本也大大降低。
文檔編號(hào)B01D53/04GK1994554SQ200610165556
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月21日
發(fā)明者李堅(jiān), 王艷磊, 冀宏, 金毓峑, 李依麗, 梁文俊 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan