[发明专利]一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备

说明书

本发明涉及一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备，制备方法包括以下步骤：1)粉体预造粒：将分子筛、无机填料、无机粘结剂A与水混合制备成料浆，后经造粒、高温焙烧，得到微粒粉体；2)混料练泥：将微粒粉体、无机增强剂、有机粘结剂、造孔剂、塑化剂及分散剂混合均匀后，加入润滑剂、无机粘结剂B及水，之后进行捏合及练泥，得到泥料；3)挤出成型与高温焙烧：将泥料进行真空挤出成型，之后进行干燥及高温焙烧即可。与现有技术相比，本发明制备的为适合沸石吸附转轮VOCs净化用的孔密度≥300目、壁厚≤0.25mm的整体式蜂窝分子筛，其应用于低浓度含VOCs废气净化时，不仅装填体积小、吸附速率和脱附速率快，而且热再生温度低。

技术领域

本发明属于VOCs净化用无机材料技术领域，涉及一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备。

背景技术

现代科学技术的发展进步及化学品的广泛使用造成了气态挥发性有机物(VOCs)的泛滥，如非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚、酯)、含硫有机物、含氯有机物等。这些VOCs常压下沸点在50-260℃，室温下饱和蒸汽压大于70Pa，且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。

通常，针对VOCs的处理技术有两大类，第一类是前端控制，第二类是末端处理。主流的VOCs处理主要是通过末端的处理技术对其进行控制，以吸附法最为常见。其中，具备可重复再生、适用VOCs种类多、净化VOCs浓度范围宽、运行稳定、结构紧凑、占地面积小、综合运行成本低等优点的沸石转轮吸附法是全球公认的最高效的VOCs废气浓缩处理技术。

沸石吸附转轮中最为关键和核心的部件为整体式蜂窝分子筛，主要分为载体涂敷式蜂窝分子筛和整体挤出式蜂窝分子筛。作为VOCs吸附材料的整体式蜂窝分子筛，其产品的技术水平直接影响着沸石吸附转轮的VOCs净化效率、VOCs脱除深度、使用寿命及使用成本等。目前，载体涂敷式蜂窝分子筛已被广泛应用于沸石吸附转轮中，以陶瓷纤维纸表面粘结分子筛卷成的整体涂敷式蜂窝分子筛应用最多。然而，涂敷法制备成本昂贵(载体需前处理、多次浸渍)、分子筛分布不均匀、分子筛负载量较低(＜30wt％)、浸涂时易堵塞载体孔道，并且分子筛与载体表面的结合力不强，特别是在气体风量波动较大条件下的长期运行很容易出现因分子筛脱落而导致的吸附效率下降和使用寿命降低。

相比于载体涂敷式蜂窝分子筛，整体挤出式蜂窝分子筛不仅具备较高的耐温性能(约900℃)、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。同等工况条件下，高分子筛含量的整体挤出式蜂窝分子筛产品应用于沸石吸附转轮中可大幅减小VOCs处理设备的体积、转轮级数与装备投入成本，有利于更小型集成化VOCs处理成套工艺的实现。

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。

中国专利CN 107029668 A公开了一种蜂窝型分子筛-活性炭复合吸附剂的制备方法，成型后所得到的蜂窝型分子筛-活性炭复合吸附剂的尺寸为100×100mm，壁厚1.0mm，方孔尺寸2.5×2.5mm，孔密度约为100目。尽管该蜂窝型复合吸附剂具备良好的VOCs净化性能，但活性炭的加入使该吸附剂在使用高温空气进行再生活化时存在着着火坍塌的风险。此外，活性炭的疏水性较差，降低了蜂窝型复合吸附剂在高湿度条件下的VOCs净化性能，并且该蜂窝型复合吸附剂的磨损率较高。