一种改性SSZ-16沸石分子筛的合成与CO2吸附分离应用

本发明涉及化工吸附剂，尤其涉及一种改性ssz-16沸石分子筛的合成与co2吸附分离应用。

背景技术：

1、具有afx型骨架结构的ssz-16小孔分子筛由于其具有合适的孔体积、大的比表面积以及优异的水热稳定性等优点而被广泛的应用于甲醇制烯烃(mto)及脱硝(denox)等催化领域。

2、stacey i.zones等(s.i.u.s.patent 4,508,837,1985)以1,4-bis(1-azoniabicyclo[2.2.2]octane)butyl dibromide为有机模板，以硫酸铝为铝源，硅酸钠为硅源，通过水热反应首次合成了ssz-16分子筛。自1985年ssz-16沸石分子筛首次合成到现在以来，ssz-16沸石分子筛应用研究全都集中在mto及denox等催化领域，并没有相关研究人员将ssz-16沸石分子筛改性应用于气体吸附分离领域中。

3、2016年david s.sholl与ryanp.lively(nature,532,435-437,2016)将排放气体中低浓度温室气体吸附分离技术列为七种可以改变世界的气体吸附分离技术之一。其中温室气体典型代表为二氧化碳。自工业革命以来，大气中的二氧化碳含量日益升高。持续上升的二氧化碳含量将会导致全球变暖等一系列气候风险。二氧化碳排放中的40％～60％来自化石能源燃烧后烟道气的排放。工业上主要采用液胺溶液吸附分离烟道气中的二氧化碳。但是液胺溶液再生需要大量能源消耗，并且其碱性会对设备造成一定程度的腐蚀，极大地增加了工业成本，除此之外，液胺溶液并不稳定存在氧化降解。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性ssz-16沸石分子筛的合成与co2吸附分离应用。本发明制备的改性ssz-16沸石分子筛展现出优异的选择性吸附分离二氧化碳的性能，并且易再生，结构稳定性优异，无腐蚀。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改性ssz-16沸石分子筛的制备方法，包括以下步骤：

4、将硅源、铝源、碱源、模板剂和水混合，得到初始反应凝胶；

5、将所述初始反应凝胶进行晶化，得到ssz-16沸石分子筛；

6、将所述ssz-16沸石分子筛进行第一煅烧后，与氯化铵溶液混合进行第一离子交换，得到铵型ssz-16沸石分子筛；

7、将所述铵型ssz-16沸石分子筛与金属阳离子溶液混合进行第二离子交换后，再经第二煅烧，得到所述改性ssz-16沸石分子筛；所述金属阳离子溶液中的阳离子包括li+、na+和k+中的一种或几种。

8、优选地，所述硅源包括lta沸石、fau沸石、mfi沸石、硅溶胶、正硅酸乙酯、硅酸钠和白炭黑中的一种或几种；

9、所述铝源包括氢氧化铝、氧化铝、氯化铝、硫酸铝、铝酸钠、拟薄水铝石、fau沸石、lta沸石和mfi沸石中的一种或几种；

10、所述碱源包括氢氧化物；

11、所述模板剂包括et6-diquat-n dibromide和/或dabco2-diquat-m dibromide，其中n＝2～10，m＝2～10，且m和n均为整数。

12、优选地，所述硅源与铝源分别以sio2与al2o3计，所述模板剂、硅源、铝源、碱源和水的摩尔比为(0.5～7):(3～80):1:(5～100):(200～1000)。

13、优选地，所述晶化的温度为110～220℃，时间为1～10d。

14、优选地，所述第一煅烧的温度为400～600℃，时间为5～10h；所述第二煅烧的温度为400～800℃，时间为3～8h。

15、优选地，所述氯化铵溶液的浓度为0.05～10mol/l，所述第一离子交换的温度为20～100℃，时间为2～24h。

16、优选地，所述金属阳离子溶液的浓度为0.01～10mol/l，所述第二离子交换的温度为20～100℃，时间为2～24h。

17、本发明提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的改性ssz-16沸石分子筛；所述改性ssz-16沸石分子筛为金属阳离子交换的ssz-16沸石分子筛，所述金属阳离子包括包括li+、na+和k+中的一种或几种。

18、本发明提供了以上技术方案所述改性ssz-16沸石分子筛在选择性吸附分离混合气体中二氧化碳的应用。

19、优选地，所述混合气体还氮气和/或甲烷。

20、本发明提供了一种改性ssz-16沸石分子筛的制备方法，包括以下步骤：将硅源、铝源、碱源、模板剂和水混合，得到初始反应凝胶；将所述初始反应凝胶进行晶化，得到ssz-16沸石分子筛；将所述ssz-16沸石分子筛进行第一煅烧后，与氯化铵溶液混合进行第一离子交换，得到铵型ssz-16沸石分子筛；将所述铵型ssz-16沸石分子筛与金属阳离子溶液混合进行第二离子交换后，再经第二煅烧，得到所述改性ssz-16沸石分子筛；所述金属阳离子溶液中的阳离子包括li+、na+和k+中的一种或几种。本发明将ssz-16沸石分子筛经煅烧去除模板剂后进行离子交换，其中li+、na+、k+阳离子对ssz-16型沸石分子筛进行离子交换，能够改变ssz-16沸石分子筛的阳离子组成和分子筛内部电场强度，从而使改性ssz-16对co2的选择性吸附能力大大提高。本发明将ssz-16沸石分子筛改性，并首次应用于二氧化碳选择性吸附分离领域，所得改性ssz-16沸石分子筛展现出优异的co2/n2、co2/ch4气体吸附分离性能。并且，所述改性ssz-16沸石分子筛易再生、结构稳定性优异，且无腐蚀。本发明制备的改性ssz-16沸石分子筛在二氧化碳吸附分离领域中相比于其他吸附剂有着更好的应用前景。

技术特征：

1.一种改性ssz-16沸石分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源包括lta沸石、fau沸石、mfi沸石、硅溶胶、正硅酸乙酯、硅酸钠和白炭黑中的一种或几种；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硅源与铝源分别以sio2与al2o3计，所述模板剂、硅源、铝源、碱源和水的摩尔比为(0.5～7):(3～80):1:(5～100):(200～1000)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述晶化的温度为110～220℃，时间为1～10d。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧的温度为400～600℃，时间为5～10h；所述第二煅烧的温度为400～800℃，时间为3～8h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯化铵溶液的浓度为0.05～10mol/l，所述第一离子交换的温度为20～100℃，时间为2～24h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属阳离子溶液的浓度为0.01～10mol/l，所述第二离子交换的温度为20～100℃，时间为2～24h。

8.权利要求1～7任意一项所述制备方法制备得到的改性ssz-16沸石分子筛；所述改性ssz-16沸石分子筛为金属阳离子交换的ssz-16沸石分子筛，所述金属阳离子包括包括li+、na+和k+中的一种或几种。

9.权利要求8所述改性ssz-16沸石分子筛在选择性吸附分离混合气体中二氧化碳的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述混合气体还包括氮气和/或甲烷。

技术总结
本发明提供了一种改性SSZ‑16沸石分子筛的合成与CO<subgt;2</subgt;吸附分离应用，涉及化工吸附剂技术领域。本发明将硅源、铝源、碱源、模板剂和水混合；将所得初始反应凝胶晶化后煅烧，然后与氯化铵溶液混合进行离子交换；将所得铵型SSZ‑16沸石分子筛与金属阳离子溶液(Li<supgt;+</supgt;、Na<supgt;+</supgt;、K<supgt;+</supgt;)混合进行离子交换后，再经煅烧，得到改性SSZ‑16沸石分子筛。本发明将SSZ‑16沸石分子筛改性首次应用于CO<subgt;2</subgt;选择性吸附分离领域，所得改性SSZ‑16沸石分子筛展现出优异的CO<subgt;2</subgt;/N<subgt;2</subgt;、CO<subgt;2</subgt;/CH<subgt;4</subgt;气体吸附分离性能；此外该改性沸石分子筛具有易再生、结构稳定性优异的优点，相比于其他吸附剂有着更好的应用前景。

技术研发人员：宋晓伟,李仁浩,梁志强,刘晨旭,于吉红
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22