一种在低压下吸附二氧化碳的CaSrNaA制备方法

摘要

本发明公开了一种在低压下吸附二氧化碳的CaSrNaA制备方法。主要以4A分子筛为原料，通过纯钙离子、纯锶离子或者钙锶两种离子交换，使Cax/2Sry/2NazA分子筛的离子交换度满足如下要求：（1）纯钙离子交换（y=0）时，钙离子交换度x为0.7～0.9，其中x+z=1;（2）纯锶离子交换（x=0）时，锶离子交换度y为0.4～0.8，其中y+z=1；（3）钙锶离子交换（x>0，y≥0.4）时，0.7≤x+y≤0.8，其中x+y+z=1。在25℃、二氧化碳低压下（2～6torr），最优分子筛对二氧化碳吸附量可达10.0～13.4wt%。

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CaSrNaA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。4A分子筛的平均孔径为0.4nm，经钙、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%，但并没有阐述钙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，在低分压下钠型或者钙型分子筛对二氧化碳的吸附量。本专利通过改变钙、锶离子交换度，调节A型分子筛孔径，使一定离子交换度的钙、锶阳离子主要分布在α笼中六元环平面上，减少伸入笼内部的阳离子对其屏蔽作用；同时减少位于八元环位置的阳离子对二氧化碳的吸附阻碍，增强阳离子对二氧化碳的相互作用力，进而提高分子筛在二氧化碳低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量。

发明内容

本发明旨在提供一种在低压下吸附二氧化碳的CaSrNaA制备方法。在低分压下吸附二氧化碳的CaSrNaA分子筛制备方法主要以4A分子筛为原料，通过离子交换，调节钙、锶离子交换度，改变钙、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：一种在低压下吸附二氧化碳的CaSrNaA制备方法，主要以4A分子筛为原料，通过纯钙离子、纯锶离子或者钙锶离子交换，使Cax/2Sry/2NazA分子筛的离子交换度满足如下要求：（1）纯钙离子交换（y=0）时，钙离子交换度x为0.7～0.9，其中x+z=1;（2）纯锶离子交换（x=0）时，锶离子交换度y为0.4～0.8，其中y+z=1；（3）钙锶离子交换（x>0，y≥0.4）时，0.7≤x+y≤0.8，其中x+y+z=1，y≥0.4。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8.5wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤10.0wt%；在吸附温度25℃、二氧化碳分压为4torr时，则10.6wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤12.2wt%；在吸附温度25℃、二氧化碳分压为6torr时，则12.2wt%≤分子筛对二氧化碳吸附量≤13.4wt%。

所述原料4A分子筛可以为粉体、无粘结剂分子筛、含有粘结剂分子筛。

所述钙锶离子交换，可以先交换钙离子，再交换锶离子；也可以先交换锶离子，再交换钙离子；也可以钙离子与锶离子进行同时交换。

本发明的有益效果是：

本发明通过对4A分子筛进行钙、锶离子交换，调节钙、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 钙离子交换样品在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4A分子筛为原料，在水溶液中通过钙离子、锶离子交换，使Ca

实施例1 不同钙离子交换度对分子筛吸附二氧化碳的影响

以4A分子筛为原料，在水溶液中采用钙盐溶液进行离子交换，钙离子交换度分别为0.2、0.5、0.7、0.8和0.95，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 不同钙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，当钙离子交换度为0.7～0.9时，分子筛在低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量最高。过高的钙离子交换度会造成二氧化碳的吸附量降低。

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4A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0.2、0.4、0.7、0.8和0.9，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0.7～0.8时，分子筛在低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量最高。过高的锶离子交换度会造成二氧化碳的吸附量降低。

实施例3 不同钙锶离子交换度对分子筛吸附二氧化碳的影响

以4A分子筛为原料，在水溶液中采用钙盐、锶盐溶液进行离子交换，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 不同钙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，采用钙离子与锶离子混合交换分子筛样品，可以提高分子筛在低压下（2～6torr）对二氧化碳的吸附量。较高的钙锶交换度、较低的钠交换度会造成二氧化碳的吸附量降低。

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。