【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氣體技術凈化領域，具體涉及一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料及制備方法、應用。
技術介紹
1、在核工業乏燃料的后處理工藝中no2扮演著一個重要角色，一方面后處理工藝的多個流程均會釋放出大量高濃度no2尾氣，no2直接排放對人體和環境都有嚴重危害，急需凈化；另一方面，后處理工藝需要大量使用no2氣體，作為重要元素钚的氧化劑以及肼的分解劑。可以看出，no2氣體既是重要原料又是氣態污染物，但當前no2的制取成本高、污染大。可見，如果將后處理廠產生的no2尾氣進行凈化的同時實現no2的回收資源化，可同時滿足后處理廠no2原料制取與尾氣脫硝的雙重需求，實現no2的凈化及資源化是亟需解決的問題。
2、采用吸附分離工藝回收高濃no2的關鍵是尋找no2實用型吸附劑材料，從而實現高效捕集no2和吸附劑材料的再生。在實際工業應用中，吸附劑材料將長期處于高濕含酸的環境中，這將要求其具有：①強耐酸性，在長期應用中可以抵抗酸性環境對其造成的影響；②強疏水性，尾氣中存在較高濕度，由于h2o與no2同為極性小分子氣體，具有相似的吸附特性，故h2o的存在將會與no2形成競爭吸附關系，從而直接影響其性能；滿足強耐酸性和疏水性即要求吸附劑材料的晶型完整無任何缺陷；③捕集富集能力，不僅要求其具有捕集no2的能力，還要求其可以脫附富集no2；④較強的機械強度，采用變壓吸附分離技術時，將會在較短的時間內進行多次吸脫附循環，這將要求蜂窩材料具有較強的機械強度，以避免反復的吸脫附造成其孔道坍塌、粉化堵孔等破壞；⑤高負載量，蜂窩材料表面所負載的吸附劑量
3、目前no2吸附劑種類較多，例如活性炭、mofs、多金屬氧酸鹽、分子篩等，如表1，但綜合對比，沸石分子篩具有較高no2吸附容量、適應工業的脫附溫度與優異循環再生性能，成為工業nox應用的主流吸附劑，其優勢為：(1)具有良好的孔道特性，優異的no-no2氧化與no2吸附能力；(2)適配工業脫附溫度區間(≤350℃)；(3)優異循環再生性能；(4)適中的成本投入。而目前工業應用中，沸石分子篩吸附no2存在的技術問題主要是：(1)在有效地吸附目標no2分子的同時會吸附非目標分子，導致分離效果不佳；(2)盡管沸石分子篩具有可再生性，但在實際應用中，其再生性能會受到多種因素的影響，如再生條件等，進而影響其使用壽命；(3)在某些極端環境條件下，如高溫、高壓、強酸、強堿等，沸石分子篩的結構和性能會受到影響，從而降低其吸附分離效果等。
4、然而目前關于高濃no2(0.5％-20％)吸附分離的研究較少，何種材料適配后處理廠高濃度no2的吸附凈化尚不清晰，高濃no2吸脫附數據缺乏，尚不清晰吸附材料結構與性能的構效關聯以及適宜的吸脫附條件(溫度、壓力、流量等)等，因此，急需制備應用于高濃no2的蜂窩狀吸附捕集材料。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術提供一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料及制備方法、應用。本專利技術提供的蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料將高硅分子篩負載在蜂窩載體表面進行應用，提高了吸附效率，增多了材料表面no2分子的吸附位點，提高了吸附捕集效率。
2、為了實現上述技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，所述制備方法包括：
4、(1)以高硅分子篩原粉為原料配制吸附劑漿液；
5、(2)將蜂窩載體放入所述吸附劑漿液中進行浸漬涂敷；
6、(3)將步驟(2)處理后的蜂窩載體進行自然晾置、干燥、焙燒，獲得整體式蜂窩狀的高濃no2吸附捕集材料。
7、進一步地，步驟(1)中，按質量份計算，配制吸附劑漿液所需的原料包括：100-1000份水、2.5-40份增稠劑、10-100份粘結劑、10-100份助劑、50-400份高硅分子篩原粉和1-10份弱堿試劑；
8、配制吸附劑漿液的方法為：
9、(1.1)按質量份，依次稱取100-1000份水、2.5-40份增稠劑、10-100份粘結劑以及10-100份助劑，混合攪拌形成吸附劑水溶液；
10、(1.2)將所述吸附劑水溶液、50-400份高硅分子篩原粉以及1-10份弱堿試劑混合攪拌形成所述吸附劑漿液。
11、進一步地，所述高硅分子篩包括cha型、beta型、fau型以及zsm-5型沸石中的任意一種或多種；且所述高硅分子篩的硅鋁比為1000-5000，晶粒尺寸：1-5μm。經檢測，本專利技術所采用的高硅分子篩的比表面積為300-800m2/g，孔容范圍為0.40-0.80cm3/g，孔徑為0.34-2nm。
12、進一步地，所述增稠劑為羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、工業可溶性淀粉中的任意一種；所述粘結劑為鋁溶膠、凹凸棒石、硅溶膠中的任意一種；所述助劑為乙二胺、氨水、異丙醇胺、一乙醇胺中的任意一種；所述弱堿試劑為氨水、氫氧化銅、氫氧化鐵中的任意一種；
13、本專利技術中，采用粘結劑增強吸附劑漿液的負載效果；助劑可以防止吸附劑團聚，使漿液保持穩定，防止漿液分層；增稠劑增大漿液粘度，提高吸附劑涂敷負載量，防止吸附劑從載體上脫落；弱堿試劑用于調節吸附劑漿液的ph值呈現弱堿性，在弱堿性環境可以促使高濃no2氣體更容易被捕集。
14、控制所述吸附劑漿液的粘度在20～50mpa·s,且所述吸附劑漿液的ph為7.0～8.5。
15、本專利技術中，需要嚴格控制吸附劑漿液的粘度、ph值，粘度需要適中，粘度控制在20～50mpa·s，進而控制最終蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的負載量控制在240～450kg/m3；ph需要適中，ph值控制在7.0～8.5。漿液粘度過高，雖導致負載量增大，但漿液流動性極差，整個蜂窩載體的孔道會被完全堵住；漿液粘度過低，其負載到蜂窩載體上的漿液量極低，導致負載量低，吸脫附效果差。漿液ph值過小，不利于促進高濃no2被吸附捕集；漿液ph值過大，雖促進吸附捕集，但解吸回收高濃no2較困難。
16、進一步地，步驟(2)中，對蜂窩載體進行預處理后，再進行浸漬涂敷；
17、所述預處理具體包括：將蜂窩載體切割至所需的形狀，將切割完成的蜂窩載體放入馬弗爐程序升溫至350-500℃進行預處理；處理時間范圍為5-20h；本步驟中技術效果為：350-500℃的高溫能夠燒掉蜂窩載體內部的有機膠，預處理后整個載體變得較為松散，對預處理后載體進行浸漬涂敷，可以負載上更多的吸附劑漿液，由于吸附劑漿液具有一定粘度，涂敷結束后進行干燥、焙燒可得到具有一定強度的蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料。
18、步驟(2)中，將蜂窩載體放入所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，按質量份計算，配制吸附劑漿液所需的原料包括：100-1000份水、2.5-40份增稠劑、10-100份粘結劑、10-100份助劑、50-400份高硅分子篩原粉和1-10份弱堿試劑；
3.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，所述高硅分子篩包括CHA型、BETA型、FAU型以及ZSM-5型沸石中的任意一種或多種；且所述高硅分子篩的硅鋁比為1000-5000，晶粒尺寸：1-5μm。
4.根據權利要求2所述一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，所述增稠劑為羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、工業可溶性淀粉中的任意一種；所述粘結劑為鋁溶膠、凹凸棒石、硅溶膠中的任意一種；所述助劑為乙二胺、氨水、異丙醇胺、一乙醇胺中的任意一種；所述弱堿試劑為氨水、氫氧化銅、氫氧化鐵中的任意一種；
5.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃NO2吸附
6.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)具體為：將浸漬完成的載體進行自然晾置1-24h、在100-250℃的溫度下干燥1-10h、升溫至200-450℃下焙燒2-40h，獲得整體式蜂窩狀的高濃NO2吸脫附材料。
7.一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料，采用權利要求1-6任一項所述方法制備，其特征在于，所述蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料包括蜂窩載體及負載在蜂窩載體上的高硅分子篩；所述高硅分子篩包括CHA型、BETA型、FAU型以及ZSM-5型沸石中的任意一種或多種，且所述高硅分子篩的硅鋁比為1000-5000，晶粒尺寸：1-5μm。
8.根據權利要求7所述一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料，其特征在于，所述蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料為大尺寸的圓柱體，橫截面直徑為0.1-1m，高度為0.1-1m，蜂窩孔當量直徑為1-3mm。
9.一種蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料的應用，其特征在于，將權利要求8中所述蜂窩狀高濃NO2吸附捕集材料用于變壓變溫吸附分離煙氣中的高濃度NO2，所述煙氣中NO2的體積百分比濃度為0.5％-20％。
10.高硅分子篩的應用，其特征在于，將高硅分子篩用于變壓變溫吸附分離高濃度NO2，所述高硅分子篩包括CHA型、BETA型、FAU型以及ZSM-5型沸石，且所述高硅分子篩的硅鋁比為1000-5000，晶粒尺寸：1-5μm。
...【技術特征摘要】
1.一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，按質量份計算，配制吸附劑漿液所需的原料包括：100-1000份水、2.5-40份增稠劑、10-100份粘結劑、10-100份助劑、50-400份高硅分子篩原粉和1-10份弱堿試劑；
3.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，所述高硅分子篩包括cha型、beta型、fau型以及zsm-5型沸石中的任意一種或多種；且所述高硅分子篩的硅鋁比為1000-5000，晶粒尺寸：1-5μm。
4.根據權利要求2所述一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，所述增稠劑為羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、工業可溶性淀粉中的任意一種；所述粘結劑為鋁溶膠、凹凸棒石、硅溶膠中的任意一種；所述助劑為乙二胺、氨水、異丙醇胺、一乙醇胺中的任意一種；所述弱堿試劑為氨水、氫氧化銅、氫氧化鐵中的任意一種；
5.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，對蜂窩載體進行預處理后，再進行浸漬涂敷；
6.根據權利要求1所述一種蜂窩狀高濃no2吸附捕集材料的制備方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李子宜，湯云鵬，劉佳鑫，侯留東，劉應書，紀雷鳴，李金娟，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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