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沸石分子篩離子交換及其吸附性能研究
來源:???發(fā)布時(shí)間:2022-12-14 09:08:17 瀏覽 79次
? ?     由于能源危機(jī)和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大,國家對節(jié)能、環(huán)護(hù)、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(jié)能的形勢下應(yīng)運(yùn)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(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大,在工業(yè)生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本,發(fā)展節(jié)能的吸附分離過程有著重要的意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。吸附劑的性質(zhì)直接影響著PSA裝置的性能,開發(fā)高效專用吸附劑是PSA空氣分離技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵,而無粘結(jié)劑型體Li-X、Li-LSX將使PSA技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。我國的建筑能耗約占全國能源消耗總量的1/4,建筑節(jié)能與諸多環(huán)節(jié)相關(guān)。國內(nèi)外的實(shí)踐證明,提高建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(jīng)濟(jì)、*有效的方法。中空玻璃在建筑上的應(yīng)用起到了關(guān)鍵的作用。3A分子篩是節(jié)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(shí)3A分子篩作用單一,只吸水不吸其他物質(zhì),也是干燥含水烯烴及酯化反應(yīng)中不可或缺的產(chǎn)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(shù)、交換時(shí)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(yōu)化條件 通過改變交換溶液濃度、交換次數(shù)等條件,考察制備3A分子篩的優(yōu)化條件。當(dāng)A型分子篩中K含量大于40%時(shí)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(zhì)呈不同變化趨勢:靜態(tài)吸水量呈遞減趨勢,靜態(tài)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(guān),隨著樣品中K~+含量的增加,孔容積逐漸變小,因此吸附量應(yīng)該相應(yīng)降低。靜態(tài)吸水量變化趨勢與孔容積變化一致,而靜態(tài)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(nèi)電場效應(yīng)共同作用得結(jié)果。隨著KA型分子篩K~+含量的增加,孔內(nèi)電場效應(yīng)不斷加強(qiáng),對N_2的吸附能力加大。綜合考慮各種影響因素,經(jīng)0.6mol/L的KCl溶液交換3次制備的3A分子篩具有應(yīng)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(dāng)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(yè)應(yīng)用前景。雖然,鋰型沸石分子篩吸附劑的造價(jià)相對較高,但高效的工業(yè)流程可以通過節(jié)約能源等方式降低生產(chǎn)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(jìn)行了全面考察,重點(diǎn)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(shí)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?;罨瘻囟雀淖儗Τ善沸阅艿挠绊戇h(yuǎn)小于活化狀態(tài)(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(dāng)溫度升高時(shí)(由400℃到500℃),X型分子篩對氮?dú)馕饺萘繘]有較大變化,但LSX型分子篩的氮?dú)馕饺萘看蠓档?,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?dú)馕饺萘繛楹饬恐笜?biāo),通過正交分析法獲取無粘結(jié)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(shù)5次及靜態(tài)交換時(shí)間24小時(shí),綜合考慮產(chǎn)品性能、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)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(shù)3次及靜態(tài)交換時(shí)間6小時(shí),同時(shí)選取成型焙燒溫度550℃,真空狀態(tài)340℃活化,可以制備性能較佳的型體Li-LSX分子篩。
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