一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，陶瓷蜂窩載體由堇青石加工而成的骨料60?90wt %和生料10?40wt%混合形成基本料，再加入基本料2?5wt%的粘結(jié)劑、5?10wt%的造孔劑、0.1?3wt%的潤滑劑混料擠出成型得到蜂窩陶瓷體，分子篩的處理，配制分子篩漿料，將蜂窩陶瓷載體浸入分子篩漿料之中，吹去多余漿料、干燥，保溫燒制得到分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料；再浸入含有機硅表面活性劑或含氟碳表面活性劑的溶液中，后續(xù)60℃~200℃烘干，得到改性的疏水的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料。本發(fā)明不僅制備方法工藝簡單，對設備廠房要求較低，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，且強度高、耐腐蝕好、掛膜性好、吸附能力強。
【專利說明】
一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種處理揮發(fā)性有機化合物(簡稱VOCs)的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪填料的制備方法，屬于環(huán)保、節(jié)能的技術領域?！颈尘凹夹g】
[0002]VOCs是指在常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa，常壓下沸點在260 °C以下的有機化合物。 這類物質(zhì)具有種類多、成分復雜、長期低劑量釋放的特點，是一類對人體具有致癌、致畸、致突變性的化學物質(zhì)，參與光化學反應，同時也是大氣顆粒物形成的主要前提物質(zhì)，對大氣環(huán)境和人體傷害巨大。2010年5月，國務院辦公廳辦轉(zhuǎn)發(fā)了環(huán)境保護部等部門《關于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導意見的通知》(國辦發(fā)
[2010]33號)，首次從國家的層次上提出開展VOCs的污染防治工作。2013年9月12日國務院辦公廳下發(fā)了《大氣污染防治行動計劃》，指出加大綜合治理力度，減少多污染物排放，推進揮發(fā)性有機物污染治理。 因此如何治理VOCs的工作已經(jīng)成為當代環(huán)境問題亟待解決的重大問題之一。
[0003]就目前來說，VOCs的治理控制方法主要可分為以下兩類:回收法和分解法。一種是回收法就是將含有VOCs的氣體通過冷凝的方法，將氣態(tài)的VOCs轉(zhuǎn)變成液態(tài)，然后進行收集重新利用的方法，一般只有在廢氣濃度較高，揮發(fā)性物質(zhì)的價格較為昂貴，具有回收價值的情況下才會選用;二種是分解法是通過直接燃燒，蓄熱燃燒以及催化燃燒的手段，將VOCs分解為H2〇和C〇2的方法。無論是米用回收法還是分解法，都存在較大的問題:回收法只能將其中很少一部分進行冷凝回收，效率很低;分解法使工業(yè)上排放的尾氣大多濃度較低，相比較這兩種方法，第三種催化燃燒法由于其起燃溫度低，能耗較低，對設備的要求低等優(yōu)點，是最為經(jīng)濟的一種燃燒方式。但燃燒法由于氣量要求往往較大，因此要求燃燒室能夠處理的風量足夠高，無論是設備占地還是運行能耗都較高。分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)則能很好的解決這一問題。分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的工作原理是:濃縮轉(zhuǎn)輪以分子篩作為吸附材料，當含有低濃度VOCs的氣體通過時，分子篩可將其中有機物吸附在上面，無機小分子成分直接通過，然后再用小風量的熱風將分子篩上的有機物脫附，得到高濃度的VOCs氣體，然后再根據(jù)實際的情況進行下一步的處理。無論是回收法還是分解法，該系統(tǒng)都適用。分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的關鍵部件是吸附輪(轉(zhuǎn)輪)，轉(zhuǎn)輪是由分子篩作為吸附材料，涂敷在蜂窩陶瓷載體之上制作而成，其中部安裝有旋轉(zhuǎn)軸承，轉(zhuǎn)輪上裝有耐腐蝕、耐高溫的氣體密封墊，將轉(zhuǎn)輪隔離成3 個區(qū)域:吸附處理區(qū)、脫附再生區(qū)以及冷卻區(qū)。全套設備主要由廢氣過濾器、分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪、排氣風機、以及熱交換系統(tǒng)組成。專利CN102389773A提出了一種采用傳統(tǒng)的抄紙法來制備分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的方法，但該方法所需要的設備較多，廠房面積比較大，而且成型難度較大，工藝過程復雜，不易實現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術中用傳統(tǒng)的抄紙法來制備分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的方法所存在的問題，本發(fā)明提出了一種在陶瓷蜂窩載體上涂覆分子篩，然后進行疏水改性，得到疏水的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，本發(fā)明制備方法工藝簡單，對設備以及廠房要求較低，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題所取的技術方案是:所述處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，它包括以下步驟:a、陶瓷蜂窩載體的制備，陶瓷蜂窩載體由堇青石加工而成的骨料60_90wt %和按堇青石化學制配而成的生料10_40wt%混合形成基本料，再加入基本料2-5wt%的粘結(jié)劑，5-10wt%的造孔劑，0.l-3wt%的潤滑劑混料練泥后，擠出成型，后續(xù)經(jīng)過干燥、燒結(jié)得到蜂窩陶瓷載體，所述蜂窩陶瓷載體孔壁上布滿孔洞，孔洞孔徑在2-12M1之間，所述蜂窩陶瓷載體顯氣孔率在30-65%;所述生料由30-50tw%生滑石粉、15-30tw%Al2〇3粉和30-50tw%高嶺土組成。
[0006]b、分子篩的處理，將不同種類的分子篩按照比例球磨制成混合料，再按混合料:磨球:水的重量比為1: (3?6): (3?10)進行球磨得到粒徑為0.5-4M1的分子篩基料；c、配制分子篩漿料，將分子篩基料、硅溶膠、鋁溶膠和水四種原料按下述重量比為(15 ?20): (10?15): (5?10): (60?65)混合機械攪拌后，得到分子篩衆(zhòng)料；d、吸附填料的制備，將蜂窩陶瓷載體浸入分子篩漿料之中，一段時間后取出，吹去多余漿料、干燥，保溫燒制得到分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料；e、分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的疏水改性，將步驟d所得到的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料， 浸入含有機硅表面活性劑或含氟碳表面活性劑的溶液中，其中有機硅表面活性劑和氟碳表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)分別為〇.1%_2%和0.01%_2%，一段時間后，取出，吹去多余漿液，后續(xù)在 60°0200°C烘干，得到改性的疏水的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料。
[0007]所述硅溶膠、鋁溶膠用含量為1%?40%，水為R0水或蒸餾水，含有有機硅表面活性劑和氟碳表面活性的溶液為醇溶液(例如甲醇、乙醇、丙醇、乙醇在)或是以醇為主的混合溶液。
[0008]本發(fā)明所述的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料是處理VOCs氣體用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的關鍵核心部件。
[0009]本發(fā)明還在生料中加入生料重量的平超過10%的石英粉或熔融石英。[0〇1〇]本發(fā)明所述制備分子篩漿料的分子篩可以是ZSM-5型分子篩，4A型分子篩，5A型分子篩，13X型分子篩或其他型號疏水分子篩。
[0011]本發(fā)明所述粘接劑優(yōu)選羥丙基甲基纖維素(HPMC)，也可是其它似的有機粘接劑 (如環(huán)氧樹脂等)；所述造孔劑優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或乙基甲基纖維素，也可是其它類似的造孔劑;所述潤滑劑優(yōu)選聚烯烴，也可是其它類似的潤滑劑(如硅油、脂肪酸酰胺等)。
[0012]本發(fā)明所述蜂窩陶瓷載體的截面孔可以是三角孔、四方孔、六角孔、或波紋孔，孔目數(shù)在50-400目之間，蜂窩壁厚在0.25-0.70mm之間。
[0013]本發(fā)明所述分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法與現(xiàn)有技術相比:其技術方案的創(chuàng)新之處在于:一是采用蜂窩陶瓷作為分子篩的載體，一方面是避免了傳統(tǒng)方法中載體制造所存在的問題，二方面又可制成表面具有網(wǎng)狀分布的孔洞，可大大提高分子篩的孔隙率和吸附表面積的分子篩載體，二是采用不同分子篩制成的混合料與硅溶膠、鋁溶膠和水制成的分子篩漿料作為分子篩表面的吸附層，使分子篩表面層具有強度高、耐腐蝕、掛膜性好等特點，所述生料采用生滑石粉、Al2〇3粉、高嶺土和石英粉原料配制且平均粒徑為2M1-40M1，離散度或徑距<3.0。 [〇〇14]三是用有機硅活性劑或氟碳表面活性劑對分子篩進行了改性處理，使分子篩表面活性大大提高，活性分布更均勻，吸附與再生能力增強。
[0015]綜合上述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比:不僅制備方法工藝簡單，對設備以及廠房要求較低，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而且制得的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料強度高、耐腐蝕好、掛膜性好、 吸附能力強?！揪唧w實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的具體說明:實施例1:所述方法步驟是:1.蜂窩陶瓷載體的制備，用堇青石加工而成的骨料70%，按堇青石化學成份配制的生料 30%混合形成基本料，再加基本料重量5%的羥丙基甲基纖維素(HPMC)粘結(jié)劑，10%的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔劑，1%的聚a-烯烴潤滑劑，混料練泥后，擠出成型，后續(xù)經(jīng)過干燥，燒結(jié)，得到蜂窩陶瓷載體。該載體孔壁上布滿孔洞，孔徑要求在4-12wii之間，D50在8mi左右，離散度彡1.4，顯氣孔率在30%-65%;所述生料由40tw%生滑石粉、20tw%Al2〇3粉和40tw%高嶺土組成。[0〇17]2.球磨分子篩，按質(zhì)量比6: 2: 2稱取ZSM-5分子篩，4A分子篩，13X分子篩制成混合料，再按混合料:磨球:水的重量比例為1:4:9,然后進行高速球磨，至分子篩的粒徑約為2y m；3.配制分子篩漿料，按照分子篩:硅溶膠:鋁溶膠:水=15:14:6:65的比例稱取原料，機械攪拌30min后，得到分子篩漿料；4.分子篩的負載，將蜂窩狀陶瓷載體浸入分子篩漿料中，待載體被完全浸潤后，將蜂窩陶瓷取出，吹去孔道中的多余漿液，干燥后，放入電爐中500°C保溫2h，得到分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料；5.填料的疏水改性，配制質(zhì)量分數(shù)為0.05%的氟碳表面活性劑的溶液，將步驟4得到的填料浸漬該溶液中，l〇min后，取出，吹去多余液體，250°C干燥，得到疏水改性的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料。[0〇18]實施例2:所述方法步驟是:1.用堇青石加工而成的骨料80%，按堇青石化學組成配制的生料20%混合形成基本料， 再加基本料重量3%的羥丙基甲基纖維素(HPMC)粘結(jié)劑，8%的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔劑，2%的聚a-烯烴潤滑劑，混料練泥后，擠出成型，后續(xù)經(jīng)過干燥，燒結(jié)，得到蜂窩陶瓷載體， 該載體孔壁上布滿凹洞，孔徑要求在4-12mi之間，D50在8mi左右，離散度彡1 ? 4，顯氣孔率在 30%-65%;所述生料由35tw%生滑石粉、30tw%Al2〇3粉和35tw%高嶺土組成。[0〇19]2.球磨分子篩，按質(zhì)量比5: 3: 2稱取ZSM-5分子篩，5A分子篩，13X分子篩制成混合料，再按混合料:磨球:水的重量比例1:5:7,然后進行高速球磨，至分子篩的粒徑約為lwii;3.配制分子篩漿料，按照分子篩:硅溶膠:鋁溶膠:水=20:14:6:60的比例稱取原料，機械攪拌30min后，得到分子篩漿料；4.分子篩的負載，將蜂窩狀陶瓷載體浸入分子篩漿料中，待載體被完全浸潤后，將蜂窩陶瓷取出，吹去孔壁中的多余漿液，干燥后，放入電爐中500°C保溫2h，得到分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料；5.填料的疏水改性，配制質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氟碳表面活性劑的溶液，將步驟4得到的填料該溶液中，l〇min后，取出，吹去多余液體，250°C干燥，得到疏水改性的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料。[0〇2〇]實施例3:所述方法步驟是:1.蜂窩陶瓷載體的制備，用堇青石加工而成的骨料(粉)85%，按堇青石化學組成配制的生料(粉)15%混合形成基本料，再加基本料重量2%的環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，6%的乙基甲基纖維素造孔劑，0.5%的有機硅油潤滑劑，混料練泥后，擠出成型，后續(xù)經(jīng)過干燥，燒結(jié)，得到蜂窩陶瓷載體。該載體孔壁上布滿孔洞，孔徑要求在4-12wii之間，D50在8wii左右，離散度<1.4,顯氣孔率在30%-65%;所述生料由45tw%生滑石粉、25tw%Al2〇3粉和30tw%高嶺土以及占上述三種原料重量6%的石英粉組成。[0021 ]2.球磨分子篩，按質(zhì)量比7:3稱取ZSM-5分子篩，13X分子篩制成混合料，再按混合料:磨球:水的重量為1:6:4,然后進行高速球磨，至分子篩的粒徑約為0.5mi;3.配制分子篩漿料，按照分子篩:硅溶膠:鋁溶膠:水=18:12:8:63的比例稱取原料，機械攪拌30min后，得到分子篩漿料；4.分子篩的負載，將蜂窩狀陶瓷載體浸入分子篩漿料中，待載體被完全浸潤后，將蜂窩陶瓷取出，吹去孔道中的多余漿液，干燥后，放入電爐中500°C保溫2h，得到分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料；5.填料的疏水改性，配制質(zhì)量分數(shù)為0.5%的有機硅表面活性劑的溶液，將步驟4得到的填料浸漬該溶液中，lOmin后，取出，吹去多余液體，250°C干燥，得到疏水改性的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料。[〇〇22]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換;而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，其特征在于:它包括以下步 驟:a、陶瓷蜂窩載體由堇青石加工而成的骨料60-90wt %和按堇青石化學成份配制的生料 10-40wt%混合形成基本料，再加入基本料2-5wt%的粘結(jié)劑、5-10wt%的造孔劑、0.l-3wt°/〇的 潤滑劑混料練泥后，擠出成型，后續(xù)經(jīng)過干燥、燒結(jié)得到蜂窩陶瓷載體，所述蜂窩陶瓷載體 孔壁上布滿孔洞，所述孔洞孔徑在2-12wii之間，所述蜂窩陶瓷載體顯氣孔率在30-65%;所述 生料由30-50tw%生滑石粉、15-30tw%Al2〇3粉和30-50tw%高嶺土組成；b、分子篩的處理，將不同種類的分子篩按照比例球磨制成混合料，再按混合料:磨球: 水的重量比為1: (3?6): (3?10)進行球磨得到粒徑為0.5-4mi的分子篩基料；c、配制分子篩漿料，將分子篩基料、硅溶膠、鋁溶膠和水四種原料按下述重量比為(15 ?20): (10?15): (5?10): (60?65)混合機械攪拌后，得到分子篩衆(zhòng)料；d、吸附填料的制備，將蜂窩陶瓷載體浸入分子篩漿料之中，一段時間后取出，吹去多余 漿料、干燥，保溫燒制得到分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料；e、分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的疏水改性，將步驟d所得到的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料， 浸入含有機硅表面活性劑或含氟碳表面活性劑的溶液中，其中有機硅表面活性劑和氟碳表 面活性劑的質(zhì)量分數(shù)分別為〇.1%_2%和0.01%_2.0%，一段時間后，取出，吹去多余漿液，后續(xù) 60°0200°C烘干，得到改性的疏水的分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，其特 征是:所述生料中加入不超過生料重量10%的石英粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，其 特征是:所述粘接劑為羥丙基甲基纖維素或乙基甲基纖維素;所述造孔劑為聚甲基丙烯酸 甲酯;所述潤滑劑為聚烯烴。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種處理VOCs用分子篩濃縮轉(zhuǎn)輪吸附填料的制備方法，其 特征是:所述蜂窩陶瓷載體的截面孔可以是三角孔、四方孔、六角孔、或波紋孔，孔目數(shù)在 50-400目之間，蜂窩壁厚在0.25-0.70mm之間。
【文檔編號】B01D53/06GK105944665SQ201610448846
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】吳漢陽, 汪浩, 路永強, 吳跟洋
【申請人】江西博鑫精陶環(huán)?？萍加邢薰?br>