一种低压下吸附二氧化碳的BaSrNaLSX制备方法

摘要

本发明公开了一种低压下吸附二氧化碳的BaSrNaLSX制备方法。主要以LSX分子筛为原料，通过纯钡离子、纯锶离子或者钡锶两种离子交换，使Bax/2Sry/2NazLSX分子筛的离子交换度满足如下要求：（1）纯钡离子交换（y=0）时，钡离子交换度x为0.7～1，其中x+z=1;（2）纯锶离子交换（x=0）时，锶离子交换度y为0.7～1，其中y+z=1；（3）钡锶离子交换（x>0，y>0）时，0.7≤x+y≤1，其中x+y+z=1。在25℃、二氧化碳低压（2～6torr）下，最优分子筛对二氧化碳吸附量可达8.4～12.8wt%。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种在低分压下（二氧化碳分压为2～6torr）吸附二氧化碳的BaSrNaLSX分子筛制备方法，属于无机吸附材料领域。

背景技术

当空气中二氧化碳含量超过一定浓度，达到一定的时间，会危害人体的舒适健康。当人类在二氧化碳浓度小于8000ppm的空气环境中进行中长期生活时，尚未发现明显变化。LSX分子筛的平均孔径为0.74nm，经钡、锶等金属阳离子交换后，阳离子在空间骨架中的数量与位置占位不同，造成吸引力与孔径大小不同。在较高（250mm汞柱）二氧化碳分压下进行吸附时，分子筛对二氧化碳静态平衡吸附量达到饱和，这主要与分子筛孔容有关，但在低二氧化碳分压下进行吸附时，二氧化碳吸附量同分子筛孔径、笼内阳离子位置与数量紧密相关。

专利CN201610218602.3一种空分用分子筛吸附剂的制备方法，通过粘结剂转化制备了高强度和高吸附量的X型分子筛，主要利用真空吸附仪研究了分子筛在0℃/250mmgh的二氧化碳平衡饱和吸附量，并没有研究分子筛在低压下对二氧化碳的吸附量。

专利CN201811513475.5一种无粘结剂LSX分子筛的制备方法，通过将沸石无粘结剂化，制备了纯钠型无粘结剂LSX分子筛，在25℃、二氧化碳分压为4～5torr时，二氧化碳吸附量可达到9.5～10.2%。

专利CN201811076483.8一种高性能TC-5A分子筛吸附剂的制备方法，通过钙离子交换，研制了TC-5A无粘结剂分子筛，在25℃、二氧化碳分压为4torr时，二氧化碳吸附量可达到6%，但并没有阐述X分子筛中锶钡离子含量对二氧化碳吸附量的影响。

目前公开专利主要阐述了在高分压下分子筛对二氧化碳的吸附量，在低分压下钠型x分子筛或者5A型分子筛对二氧化碳的吸附量。不同含量的阳离子在LSX型分子筛六方柱笼、β笼与八面沸石笼的位置分布不同。由于钡、锶阳离子为二价阳离子，离子半径较大，

具有较高的极化率，对二氧化碳具有较强的吸附作用力；当钡锶离子含量较低时，钡锶离子主要位于六方柱附近，脱水后阳离子并不暴露，对气体分子有屏蔽作用，吸附作用较弱；当含量较高时，钡锶离子可位于β笼六元环附近（位置Ⅱ），位于位置Ⅱ的钡锶离子对气体分子吸附作用力较大。本专利通过改变钡、锶离子交换度，可调节LSX型分子筛孔径，控制钡锶阳离子在笼内位置分布，提高在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量。

发明内容

本发明旨在提供一种低压下吸附二氧化碳的BaSrNaLSX制备方法。在低分压下吸附二氧化碳的BaSrNaLSX分子筛制备方法主要以LSX分子筛为原料，通过离子交换，调节钡、锶离子交换度，改变钡、锶离子在空间骨架中的数量与位置，提高分子筛在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低压下吸附二氧化碳的BaSrNaLSX制备方法，主要以LSX分子筛为原料，通过纯钡离子、纯锶离子或者钡锶离子交换，使Bax/2Sry/2NazLSX分子筛的离子交换度满足如下要求：（1）纯钡离子交换（y=0）时，钡离子交换度x为0.7～1，其中x+z=1;（2）纯锶离子交换（x=0）时，锶离子交换度y为0.7～1，其中y+z=1；（3）钡锶离子交换（x>0，y>0）时，0.7≤x+y≤1，其中x+y+z=1。经干燥焙烧后采用吸附仪对样品进行二氧化碳吸附量测试，在吸附温度25℃、二氧化碳分压为2torr时，则8.4wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤9.9wt%；在吸附温度25℃、二氧化碳分压为4torr时，则11wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤11.6wt%；在吸附温度25℃、二氧化碳分压为6torr时，则12.3wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤12.8wt%。

所述原料LSX分子筛可以为粉体、无粘结剂分子筛、含有粘结剂的分子筛。

所述钡锶离子交换，可以先交换钡离子，再交换锶离子；也可以先交换锶离子，再交换钡离子；也可以钡离子与锶离子同时交换。

本发明的有益效果是：

本发明通过对LSX分子筛进行钡、锶离子交换，调节钡、锶离子交换度，明显提高了分子筛在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量。

附图说明

图1 钡离子交换样品在25℃、二氧化碳分压2～6torr时对二氧化碳吸附量

图2 锶离子交换样品在25℃、二氧化碳分压2～6torr时对二氧化碳吸附量。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理及特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并不用于限定本发明的范围。

主要以LSX分子筛为原料，在水溶液中通过钡离子、锶离子交换，使Bax/2Sry/2NazLSX分子筛的离子交换度满足如下要求：（1）纯钡离子交换（y=0）时，钡离子交换度x为0.7～1，其中x+z=1;（2）纯锶离子交换（x=0）时，锶离子交换度y为0.7～1，其中y+z=1；（3）钡锶离子交换（x>0，y>0）时，0.7≤x+y≤1，其中x+y+z=1。经干燥焙烧后采用吸附仪对样品进行二氧化碳吸附量测试，在吸附温度25℃、二氧化碳分压为2torr时，则8.4wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤9.9wt%；在吸附温度25℃、二氧化碳分压为4torr时，则11wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤11.6wt%；在吸附温度25℃、二氧化碳分压为6torr时，则12.3wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤12.8wt%。

实施例1 不同钡离子交换度对分子筛吸附二氧化碳的影响

以LSX分子筛为原料，在水溶液中采用钡盐溶液进行离子交换，钡离子交换度分别为0.5、0.7、0.85和1，然后采用吸附仪，测试样品在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量，具体结果见表1。

表1 不同钡离子交换度在不同压力下对分子筛吸附二氧化碳的影响

由表1可知，当钡离子交换度为0.7～1，最优为0.85～1时，分子筛在低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量最高。

实施例2 不同锶离子交换度对分子筛吸附二氧化碳的影响

以LSX分子筛为原料，在水溶液中采用锶盐溶液进行离子交换，锶离子交换度分别为0.4、0.7、0.85和1，然后采用吸附仪，测试样品在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量，具体结果见表2。

表2 不同锶离子交换度在不同压力下对分子筛吸附二氧化碳的影响

由表2可知，当锶离子交换度为0.7～1，最优0.85～1时，分子筛在低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量最高。

实施例3 不同钡锶离子交换度之和对分子筛吸附二氧化碳的影响

以LSX分子筛为原料，在水溶液中采用钡盐溶液、锶盐溶液，或者钡锶混合溶液进行离子交换，具体离子交换度见表3，然后采用吸附仪，测试样品在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量，具体结果见表3。

表3 不同钡离子与锶离子交换度在不同压力下对分子筛吸附二氧化碳的影响

由表3可知，采用钡离子与锶离子两种离子交换分子筛样品，可以提高分子筛在低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。