[发明专利]一种硅铝酸盐吸附剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于吸附式气体干燥净化技术，特别涉及一种硅铝酸盐吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

吸附式气体干燥净化技术因在低品位能源利用和环境保护方面的优势显著成为可持续发展的技术之一。在吸附式气体干燥净化技术中，吸附剂是决定吸附装置性能的关键，它对吸附质水汽的吸附和脱附性能决定气体干燥净化效率。

吸附器按种类可分为固定床吸附器和旋转吸附器。用于固定床吸附器的吸附剂材料主要为多孔介质，如硅胶、铝胶、分子筛等，但硅胶、铝胶抗压碎强度低，遇水易炸裂、破碎，使干燥塔压力上升，进而会堵塞管道；分子筛的吸附性能好，但再生温度高。用于旋转吸附器中的吸附剂材料既包括多孔介质，又包括高水汽吸附性能的无机盐，如硅胶和分子筛、氯化锂等。虽然氯化锂的水汽吸附性好，再生温度较低（120℃），但吸附水汽后逸出液体会腐蚀周边金属设备；分子筛适合于低露点除湿，但即使是A型分子筛，在用于转轮除湿器时，在常温且低相对湿度（RH<15%）下水汽的单次吸附量小，难以胜任很低露点（RH<4%）除湿的现代技术要求，需要增加转轮数进行多级吸附来达到很低露点除湿的目的，操作能耗高设备体积庞大；A型分子筛还存在再生温度高（250℃以上）、对RH>30%气体的除湿能力低下（吸附率仅约为20%）等问题；硅胶性能介于氯化锂和分子筛之间，适用于常规除湿（粗孔硅胶）和较低露点除湿（细孔硅胶），但对于很低露点除湿的效果并不显著。现有低露点除湿装置存在着低湿度范围内除湿效率低，设备体积大，能耗高等问题，亟需研发在低湿度环境下仍具有高吸附性能且饱和吸附量大、再生温度低的新型吸附剂材料，以提高除湿效率并降低能耗。

用于旋转吸附器的理想吸附剂材料应具有以下特点：①对RH<15%的气体单次水汽吸附量大；②对RH>15%的气体拥有大的水汽饱和吸附量；③在<100℃的温度下能快速高效脱附；④水热稳定性好。有必要研发得到具有前述优点的用于旋转吸附器的吸附剂材料。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有分子筛吸附剂材料再生温度高、在低湿范围，特别是相对湿度RH<15%时除湿效率低等缺点，通过调控材料表面化学性质和孔的结构，提供一种硅铝酸盐吸附剂的制备方法。通过该制备方法得到的硅铝酸盐吸附剂具有很低露点除湿功能以及低的再生温度，同时兼具饱和吸附量大的优点。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的硅铝酸盐吸附剂。

本发明的再一目的在于提供所述硅铝酸盐吸附剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种硅铝酸盐吸附剂的制备方法，包含以下步骤：

（1）将二氧化硅（SiO₂）、偏铝酸钠（NaAlO₂）、氢氧化钠（NaOH）和四乙基氢氧化铵（TEAOH）水溶液混合，于60～160℃保温2～10小时形成混合液；

（2）用水溶解十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），得到CTAB溶液；

（3）在步骤（1）得到的混合液中加入步骤（2）得到的CTAB溶液，接着于90～140℃保温38～60小时；将其中的固体分离处理，洗涤固体，干燥，焙烧，得到硅铝酸盐吸附剂；

其中，各成分按摩尔比进行配比：SiO₂：NaAlO₂：NaOH：TEAOH：CTAB：H₂O=1：（0.047～0.21）：（0.048～0.18）：（0.24～0.32）：（0.081～0.17）：（42.6～56.2），优选为按摩尔比1：（0.15～0.18）：（0.074～0.15）：（0.29～0.32）：（0.10～0.16）：（50.8～55.9）配比；其中的水为步骤（1）中所使用的四乙基氢氧化铵水溶液中的水和步骤（3）用于溶解十六烷基三甲基溴化铵的水的总和；

步骤（1）中所述的四乙基氢氧化铵（TEAOH）水溶液的浓度优选为20%（wt/wt）；

步骤（1）中所述的保温的条件优选为110～120℃保温2～5小时；

步骤（2）所述的水优选为去离子水；

步骤（3）中所述的洗涤固体优选为使用去离子水洗涤固体；

步骤（3）中所述的保温的条件优选为110～130℃保温42～50小时，更优选为110～120℃保温48～50小时；

步骤（3）中所述的干燥的条件优选为80℃干燥12小时；

步骤（3）中所述的焙烧的条件优选为以每分钟0.5℃升温到550℃焙烧6小时；