[发明专利]一种杂原子芳烃吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种杂原子芳烃吸附剂及其制备方法，以水玻璃、偏铝酸钠、氢氧化钠、硅烷偶联剂、金属盐为原料，包括以下制备步骤：1)以水玻璃、偏铝酸钠、氢氧化钠为原料，按一定摩尔比配置硅铝溶胶；2)以硅烷偶联剂、金属盐为原料，按一定摩尔比配置金属溶胶；3)将上述两种溶胶混合，经水热老化制得分子筛前驱体；4)将分子筛前驱体与造孔剂按一定比例混合，水热老化后洗涤、干燥、焙烧得到所述吸附剂。该吸附剂微孔孔容占比≤1％，酸量为1‑4mmol/g，对多环芳烃组分具有较强的吸附能力，能够有吸附分离除柴油中的多环芳烃组分，脱除率可达95％。

背景技术

含有多个芳环的双环芳烃广泛存在于柴油中，如萘，甲基萘、二甲基萘等。该化合物的十六烷值低，燃烧性能差，是柴油车尾气PM2.5颗粒物形成的主要原因之一，并且含有多环芳烃的颗粒物具有毒性、制诱变性和致癌性。因此我国对车用柴油中的多环芳烃含量做出了明确的限制，根据车用柴油国家标准GB19147-2016中的明确规定，要求柴油中多环芳烃含量不大于11％。然而在实际生产中，通过催化裂化及焦化等过程生产的柴油中多环芳烃远远大于11％。据统计，我国车用柴油主要由常减压柴油、焦化柴油和催化裂化柴油组成，各自所占比例分别为59.79％、18.07％和17.42％。其中常减压柴油的多环芳烃含量较低，十六烷值较高，是理想的柴油组分；而催化裂化柴油和焦化柴油的多环芳烃含量较高，导致最终车用柴油中多环芳烃含量较高。开发清洁柴油生产技术促进柴油油品升级是当前所需，从长远发展来看，实现柴油油品升级既顺应了国家节能减排发展战略，又有助于我国“双碳”目标的实现。

降低柴油中多环芳烃含量的有效方法之一是吸附脱除双环芳烃。

专利CN108940215B公开了一种除去螺旋藻中多环芳烃的方法。所用吸附剂为通过巯基-烯点击化学法将咪唑类离子液体修饰到磁性Fe₃O₄纳米粒子。所制备吸附剂能够快速地吸附螺旋藻中的多环芳烃组分。因该吸附剂具有磁性，可利用磁铁进行快速回收，但只能用于水相中微量多环芳烃的去除，浓度范围在0.2-10μg/L。

专利CN101891292B公开了一种用于吸附脱除水中双环芳烃、多环芳烃的吸附剂及其制备方法。该吸附剂是一种电纺纳米纤维膜，具体是一高分子聚乳酸-己内酯和嵌段共聚物表面活性剂为主要成分，所制备纤维膜的纤维直接为400～800nm，能够有效、快速地吸附水中双环和多环芳烃。该吸附剂制作简单、操作方便且可回收，但只能用于水中微量双环芳烃的脱除，要求浓度范围在1～10mg/L，不适合高浓度双环芳烃的吸附分离。

专利CN102908991B公开了一种从有机气体中吸附脱除萘的吸附剂及其制备方法。该吸附剂采用活性炭为载体，负载少量氯化铝或十六烷基三甲基溴化铵作为助剂，在温度小于50℃，压力小于3MPa条件下，可将有机气体中的萘含量降低至45mg/g，饱和吸附量达到23.6％～31.2％。

目前现有吸附剂的饱和吸附量较小，选择性较差，常用于微量污染物的净化处理，不适合用于吸附分离柴油中的高浓度多环芳烃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种含有分子筛前驱体和骨架金属杂原子的吸附剂，将金属嵌入特定结构的分子筛前驱体骨架，提高吸附剂对柴油中芳烃的吸附选择性；本发明要解决的技术问题之二是解决微孔分子筛孔径小，扩散速度慢的问题，同时又使吸附剂具有分子筛的高芳烃吸附容量。

为解决上述技术问题上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案予以实现：

本发明提供了一种杂原子芳烃吸附剂，该吸附剂是由分子筛前驱体和骨架金属杂原子组成的介孔材料，所述吸附剂由以下步骤制成：

(1)采用水玻璃、氢氧化钠、去离子水以及偏铝酸钠为原料合成硅铝溶胶，摩尔组成如下：(1.5～5.5)Na₂O：1.0Al₂O₃：(2～30)SiO₂：(60～300)H₂O；