脱除二氧化碳中乙醛气体的吸附剂及制备方法.pdf

一种有效脱除二氧化碳中乙醛气体的吸附剂及制备方法，属于环境资源技术领域。本发明吸附剂特征是金属阳离子交换改性的X型或者Y型分子筛阳离子制备而得。其中金属阳离子可以是锂，钠，钾，镁，钙，锶，钡，铬，锰，铜，锌，铁，钴，镍或其混合物。本吸附剂具有吸附量大，净化度高，再生性能强，节约能源，绿色环保等优点。经过本吸附剂吸附后二氧化碳气体中的乙醛气体含量低于0.2ppm达到国家食品级二氧化碳生产标准，具有广泛的应用前景。

1.  一种脱除二氧化碳中乙醛气体的吸附剂，其成分是经过金属阳离子交换改性的X型或Y型分子筛，其特征在于：金属阳离子为锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铬、锰、铜、锌、铁、钴、镍或其混合物。

2.  根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于以金属阳离子为锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铬、锰、铜、锌、铁、钴、镍或其混合物，交换度为1～100％。

3.  根据权利要求2所述的吸附剂，其特征在于以锂离子交换Y分子筛阳离子，交换度为60～100％。

4.  根据权利要求2所述的吸附剂，其特征在于以镁离子交换Y分子筛阳离子，交换度为60～90％。

5.  根据权利要求2所述的吸附剂，其特征在于以锌离子交换Y分子筛阳离子，交换度为40～85％。

6.  根据权利要求1所述的吸附剂，其制备步骤如下：
①称取X型或Y型分子筛；
②配制金属盐溶液；
③将X型或Y型分子筛与金属盐溶液混合，并在室温至100℃条件下搅拌；
④抽滤，干燥，焙烧。

7.  根据权利要求6所述的金属盐溶液，其特征在于金属盐的阳离子为锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铬、锰、铜、锌、铁、钴、镍或其混合物；阴离子为硫酸根、硝酸根、醋酸根、碳酸根、氯离子或其混合物。

8.  根据权利要求6所述的制备步骤，其特征在于金属盐溶液浓度在0.05～1mol/L，溶液用量为分子筛质量的5～10倍；搅拌温度在70～90℃，搅拌时间为2～3小时，焙烧温度为500℃，焙烧时间为3～5小时。

9.  根据权利要求1至5所述的吸附剂，其特征在于采用挤条或者滚球的方法将X型或Y型分子筛制成球状，柱状或不规则形状的颗粒。

10.  根据权利要求1所述的吸附剂的再生方法，其特征在于将使用过的分子筛吸附剂，在200～500℃下通入氮气、空气、二氧化碳、水蒸气或其混合物吹扫2～6小时。

脱除二氧化碳中乙醛气体的吸附剂及制备方法
技术领域
本发明属于环境资源技术领域，涉及到脱除二氧化碳中低浓度乙醛的吸附剂及其制备方法。
背景技术
目前，二氧化碳中乙醛的吸附主要采用活性碳吸附剂。活性炭是一种常用的吸附剂，其孔隙结构发达，具有很大的比表面积和复杂的表面官能团，其中包括：羟基、羧基、酯基、酚羟基、醛基、酮基、醌基、氢醌基等。但是，活性碳吸附醛类在应用过程中存在着缺陷。
首先，食品级二氧化碳中乙醛的标准是0.2ppm。采用活性碳去除二氧化碳中低浓度乙醛时很难达到食品级二氧化碳标准。
其次，如专利CN101143282《有机废气的净化方法》提供的活性炭吸附剂对乙醛的吸附量较小，导致穿透时间短，再生周期短，再生频率高，吸附剂磨损大，经济收益小。
发明内容
本发明提供了一种新型吸附剂，克服了活性碳吸附剂在对乙醛的吸附过程中的不足之处。经过该吸附剂吸附后的二氧化碳中乙醛含量达到了食品级标准，而且其对乙醛的吸附量远远大于活性炭对乙醛的吸附量。
本发明的技术方案是：
本发明吸附剂的主要成分是经过金属阳离子交换改性的X型或Y型分子筛。其中金属阳离子可以是锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铬、锰、铜、锌、铁、钴、镍或其混合物。
优选的吸附剂有以下几种：
①采用碱金属锂离子交换Y分子筛阳离子，交换度为60～100％。
②采用碱土金属镁离子交换Y分子筛阳离子，交换度为60～90％。
③采用过渡金属锌离子交换Y分子筛阳离子，交换度为40～85％。
本发明吸附剂的制备方法是：称取X型或Y型分子筛，放入浓度为0.05～1mol/L，质量为分子筛5～10倍的金属盐溶液中。其中金属盐溶液包括：锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、铬、锰、铜、锌、铁、钴、镍或其混合物的硫酸盐、硝酸盐、氯化物、醋酸盐、碳酸盐或其混合物。并在室温至100℃条件下搅拌溶液2～3小时，抽滤，干燥，500℃焙烧3～5小时。
然后采用挤条或者滚球的方法将交换后的X型或Y型分子筛制成球状，柱状或不规则形状的颗粒。
吸附剂脱除二氧化碳中乙醛的方法是采用变温吸附工艺：常温低压下吸附。常压加热吹扫再生，在200～400℃下通入氮气、空气、二氧化碳、水蒸气或其混合物吹扫2～6小时。
本发明的效果和益处是：
使工业过程中排放的二氧化碳气体有效地被收集起来，减少二氧化碳气体对大气的污染。与活性碳吸附剂相比，本吸附剂提高了穿透时间，延长了再生周期，减少了再生次数，延长了吸附剂寿命。经过本吸附剂吸附后二氧化碳气体中的乙醛气体含量低于0.2ppm，达到国家食品级二氧化碳生产标准。大幅度提升二氧化碳产品质量，增加经济收益。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体制备过程和本发明吸附剂的吸附量。
实施例1
称取30克HY分子筛原粉及10克LiNO₃，于70℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。
然后采用Al₂O₃为粘合剂，按照Y型分子筛质量：粘合剂质量＝4：1的比例将二者混合，采用挤条机将混合物挤成直径为3mm，长度为12mm的圆柱颗粒。(以下实施例成型过程相同)550℃焙烧3小时。得到吸附剂A。
实施例2
称取50克HY分子筛原粉及13克Mg(NO₃)₂·2H₂O，于70℃500mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复二遍。成型，得到吸附剂B。
实施例3
称取20克HY分子筛原粉及35克K₂C₂O₄·H₂O，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，得到粉末再与35克K₂C₂O₄·H₂O，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复一遍。成型，得到吸附剂C。
实施例4
称取20克HY分子筛原粉及45克Ca(NO₃)₂·4H₂O，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，得到粉末再与45克Ca(NO₃)₂·4H₂O，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复一遍。成型，得到吸附剂D。
实施例5
称取20克HY分子筛原粉及40克Sr(NO₃)₂，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，得到粉末再与40克Sr(NO₃)₂，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复一遍。成型，得到吸附剂E。
实施例6
称取20克HY分子筛原粉及50克Ba(NO₃)₂，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，得到粉末再与50克Ba(NO₃)₂，于50℃200mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复一遍。成型，得到吸附剂F。
实施例7
称取30克HY分子筛原粉及10克Cr(NO₃)₃·9H₂O，于80℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。500℃焙烧3小时。成型，得到吸附剂G。
实施例8
称取30克HY分子筛原粉及10克Fe(NO₃)₃·9H₂O，于80℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。500℃焙烧3小时。成型，得到吸附剂H。
实施例9
称取30克HY分子筛原粉及10克Co(NO₃)₂·6H₂O，于80℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。500℃焙烧3小时。成型，得到吸附剂I。
实施例10
称取30克HY分子筛原粉及10克Ni(NO₃)₂·6H₂O，于80℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。500℃焙烧3小时。成型，得到吸附剂J。
实施例11
称取30克HY分子筛原粉及10克Cu(NO₃)₂·3H₂O，于80℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。500℃焙烧3小时。成型，得到吸附剂K。
实施例12
称取30克HY分子筛原粉及10克Zn(NO₃)₂·6H₂O，于80℃300mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥。得到粉末将上述步骤再重复一遍。500℃焙烧3小时。成型，得到吸附剂L。
实施例13
称取50克HY分子筛原粉及10克NaNO₃，于70℃500mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复二遍。成型，得到吸附剂M。
实施例14
称取50克13X分子筛原粉及13克Mg(NO₃)₂·2H₂O，于70℃500mL水中搅拌2小时。抽滤，干燥，500℃焙烧3小时。得到粉末将上述步骤再重复二遍。成型，得到吸附剂N。
以上实施例制的吸附剂可在常温常压下，将二氧化碳中50000ppm浓度的乙醛气体脱除至0.2ppm以下。本吸附剂吸附量见下表：
附表：吸附剂吸附量