沸石分子篩離子交換及其吸附性能研究
來源：???發布時間：2022-12-14 09:08:17 瀏覽
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? ? 由于能源危機和工業生產規模的日益擴大，國家對節能、環護、改善居住條件等問題提出越來越高要求。本課題就是在大力提倡節能的形勢下應運而生的，主要是考察離子交換法制備幾種高效沸石分子篩的條件。 隨著工業生產規模的日益擴大，在工業生產中降低生產成本，發展節能的吸附分離過程有著重要的意義和巨大的經濟效益。吸附劑的性質直接影響著PSA裝置的性能，開發高效專用吸附劑是PSA空氣分離技術發展的關鍵，而無粘結劑型體Li-X、Li-LSX將使PSA技術得到進一步發展。我國的建筑能耗約占全國能源消耗總量的1/4，建筑節能與諸多環節相關。國內外的實踐證明，提高建筑物圍護結構的保溫性能，特別是提高窗戶的保溫性能是防止建筑物熱量散失的*經濟、*有效的方法。中空玻璃在建筑上的應用起到了關鍵的作用。3A分子篩是節能建材(中空玻璃)的重要組成部分，也就是說，提高3A的吸水性能將延長中空玻璃的使用壽命。同時3A分子篩作用單一，只吸水不吸其他物質，也是干燥含水烯烴及酯化反應中不可或缺的產品。 本文主要研究了制備高效3A和LiX分子篩吸附劑的方法，具體考察了制備過程中，成型焙燒溫度、交換溶液濃度、交換次數、交換時間及活化溫度等對吸附劑性能的影響，制備出了高效分子篩。 1．考察制備3A分子篩的優化條件 通過改變交換溶液濃度、交換次數等條件，考察制備3A分子篩的優化條件。當A型分子篩中K含量大于40％時就可以稱之為3A分子篩。隨著樣品中K~+含量的增加，其基本性質呈不同變化趨勢：靜態吸水量呈遞減趨勢，靜態氮吸附量呈折線型變化。分子篩的吸附容量主要與其孔容積有關，隨著樣品中K~+含量的增加，孔容積逐漸變小，因此吸附量應該相應降低。靜態吸水量變化趨勢與孔容積變化一致，而靜態氮吸附量變化與孔容積變化不一致，這可能是孔容積變化與孔內電場效應共同作用得結果。隨著KA型分子篩K~+含量的增加，孔內電場效應不斷加強，對N_2的吸附能力加大。綜合考慮各種影響因素，經0.6mol／L的KCl溶液交換3次制備的3A分子篩具有應用于中空玻璃制造及其他脫水工藝*佳性能。 2．考察Li-X與Li-LSX分子篩制備條件 Li-X與Li-LSX分子篩是當前變壓吸附(PSA)過程中氮氧分離效果較好的兩種吸附劑，具有廣泛的工業應用前景。雖然，鋰型沸石分子篩吸附劑的造價相對較高，但高效的工業流程可以通過節約能源等方式降低生產成本，所以對Li-X與Li-LSX分子篩吸附性能的研究與改性有著極其重大的意義。 目前本課題僅對單一鋰離子交換法改性13X與LSX分子篩的制備條件進行了全面考察，重點考察型體LSX分子篩的制備條件。制備過程中型體分子篩在成型時焙燒溫度的選用直接影響到*終制備的Li-X與Li-LSX分子篩吸附性能。在650℃焙燒成型Li-X分子篩吸附性能相對其他焙燒溫度好，而Li-LSX分子篩在550℃焙燒成型性能較好。活化溫度改變對成品性能的影響遠小于活化狀態(真空條件)的影響。且活化溫度對X型分子篩與LSX型分子篩的影響不同。當溫度升高時(由400℃到500℃)，X型分子篩對氮氣吸附容量沒有較大變化，但LSX型分子篩的氮氣吸附容量大幅降低，所以LSX型分子篩活化溫度不易高于400℃。在固定固液比1：25的條件下，以氮氣吸附容量為衡量指標，通過正交分析法獲取無粘結劑型體Li-LSX分子篩制備的*佳條件，交換溶液濃度為4mol／L、交換次數5次及靜態交換時間24小時，綜合考慮產品性能、生產成本、生產效率等因素，在固定固液比1：25，交換溶液濃度2mol／L、交換次數3次及靜態交換時間6小時，同時選取成型焙燒溫度550℃，真空狀態340℃活化，可以制備性能較佳的型體Li-LSX分子篩。
