一种能高效吸附VOC气体的沸石模板碳及其制备方法和应用与流程

本发明涉及废气处理，具体为一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着工业化水平的不断发展，随之产生的工业污染问题由于对人类健康的危害而受到了愈发广泛的关注。挥发性有机化合物(vocs)是一种十分常见且极为重要的大气污染物，其中的苯、甲苯、间二甲苯等苯系物对人类健康的威胁极大，容易对人体造成永久性器官功能损伤、神经系统抑制甚至产生致癌作用。可见，对vocs进行有效处理的重要性不言而喻。

2、吸附剂吸附法具有简单易行、工艺成熟、适用范围广、成本较低等优点，市面上应用最为广泛的吸附剂当属活性炭材料。然而，由于活性炭材料无序的孔道结构、较差的再生性能、孔隙易堵塞、高传输阻力等缺点所引起的使用寿命和成本问题是不容忽视的，这也导致了活性炭在对vocs的实际吸附过程中存在着吸附容量低、吸附速率慢、再生性能差等技术缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述常用活性炭吸附剂的缺点，提供了一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳及其制备方法和应用。该吸附剂材料对voc气体的吸附容量高、吸附速率快、再生性能好，能有效提高voc脱除效果，降低使用成本。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)分子筛模板的碳沉积过程

5、称取nkf-6(β)分子筛，将分子筛模板置于转动气相沉积炉中，保持转动气相沉积炉转速恒定，向管路中持续通入干燥氮气，沉积炉从室温程序升温至设定温度；随后将气路切换至氮气、乙炔的混合气路，在恒温条件下进行预设时间的乙炔气相沉积，随后再将气路切换至干燥氮气气路，将温度升高至800℃并保持至少3h，再自然冷却至室温；

6、(2)去除分子筛模板

7、将步骤(1)所得产物与盐酸和氢氟酸的混合酸溶液混合，在设定温度下使用水浴磁力搅拌器酸洗；

8、(3)获得产物

9、将步骤(2)所得产物通过真空抽滤泵抽滤，过滤固体后，用去离子水反复洗涤至中性，随后放置于真空干燥箱内在适当温度下下干燥，得到沸石模板碳。

10、本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，所述nkf-6(β)分子筛为粉末状，其硅铝比为25，晶粒尺寸为2μm。

11、本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，所述通入的干燥氮气流量为200-500ml/min，转动气相沉积炉转速为20-30rpm，程序升温速率为10℃/min，程序升温的温度为600℃-700℃。

12、本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，所述氮气及乙炔的混合气路，氮气与乙炔的体积比例为90-98:2-10，在混合气路中的碳沉积时间为5-9h。

13、本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，所述的盐酸和氢氟酸的混合酸溶液中，盐酸和氢氟酸的体积分数比为1:(4-5)。

14、本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，步骤(1)所得产物和混合酸的水浴酸洗温度为60-70℃。

15、本发明进一步的改进在于，步骤(3)中，所述沸石模板碳放置于真空干燥箱的干燥温度为100-120℃，干燥时间为12-18h。

16、一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳，采用所述的制备方法制备得到。

17、所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳在对以苯、甲苯、间二甲苯为典型的苯系物voc脱除中的应用。

18、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

19、本发明以β分子筛为模板、乙炔气体为碳源，通过化学气相沉积法将碳沉积在分子筛模板中，随后在盐酸与氢氟酸的混合酸溶液中酸洗以去除模板，最终制备得到所需的沸石模板碳。

20、本发明所使用的制备方法使得沸石模板碳成功地复制了β分子筛模板三维连续的规则孔道结构，孔隙特征多为丰富且均匀的微孔，孔径大小合适，适用于吸附苯、甲苯、间二甲苯等苯系物vocs；吸附剂吸附容量大，吸附速率快，再生性能好，经多次循环使用吸附效果无明显降低，能有效提高voc脱除效果，降低使用成本。

21、本发明不仅提供了一种以化学气相沉积法为基础的模板碳合成方法，同时也为沸石模板碳在voc脱除技术领域内的应用提供了新的见解。

技术特征：

1.一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述nkf-6(β)分子筛为粉末状，其硅铝比为25，晶粒尺寸为2μm。

3.根据权利要求1所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述通入的干燥氮气流量为200-500ml/min，转动气相沉积炉转速为20-30rpm，程序升温速率为10℃/min，程序升温的温度为600℃-700℃。

4.根据权利要求1所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氮气及乙炔的混合气路，氮气与乙炔的体积比例为90-98:2-10，在混合气路中的碳沉积时间为5-9h。

5.根据权利要求1所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的盐酸和氢氟酸的混合酸溶液中，盐酸和氢氟酸的体积分数比为1:(4-5)。

6.根据权利要求1所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(1)所得产物和混合酸的水浴酸洗温度为60-70℃。

7.根据权利要求1所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述沸石模板碳放置于真空干燥箱的干燥温度为100-120℃，干燥时间为12-18h。

8.一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备得到。

9.权利要求8所述的一种能高效吸附voc气体的沸石模板碳在对以苯、甲苯、间二甲苯为典型的苯系物voc脱除中的应用。

技术总结
本发明公开了一种能高效吸附VOC气体的沸石模板碳及其制备方法和应用，涉及废气处理技术领域。所述沸石模板碳的制备过程包括分子筛模板的碳沉积过程、去除分子筛模板、酸洗后真空干燥。本发明公开的沸石模板碳吸附剂材料具有丰富、规则的微孔孔隙结构，孔径大小合适，适用于吸附苯、甲苯、间二甲苯等苯系物VOCs。该吸附剂吸附容量大，吸附速率快，再生性能好，经多次循环使用吸附效果无明显降低，能有效提高VOC脱除效果，降低使用成本。

技术研发人员：李翰天,赵越,王帅,蒙毅
受保护的技术使用者：西安西热锅炉环保工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15