本发明专利技术公开了一种高硅分子筛材料吸附分离丁醇的方法，属于无机功能材料应用领域，其中高硅分子筛MFI，MTW和BEA是由气相法白炭黑和模板剂通过水热方法合成。本发明专利技术方法模拟生物丁醇发酵液浓度，以三种高硅分子筛为吸附剂，采用动态穿透装置，吸附剂的粒度为20-40目，在20-30℃条件下，发酵液的流速为0.2~0.8ml/min，吸附剂的填料高度为15~25cm，该三种高硅分子筛材料对丁醇表现出良好的吸附分离性能。本发明专利技术提供的方法工艺简单，分离时间短，设备投资少，污染少，能耗低，易于规模化生产，而且对丁醇吸附分离效果好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种高娃分子筛材料吸附分离下醇的方法，属于无机功能材料应用领 域，具体地说设及一种用水热合成法直接制备高娃分子筛材料并将所制备材料进一步应用 到动态穿透实验中。
技术介绍
经济发展，石油价格上涨，能源危机越发突出，迫切寻求性能相近、廉价、可再生的 新能源，生物下醇作为一种新型的生物燃料，具有亲水性弱、腐蚀性小、与汽油任意比例混 合，可替代汽油做发动机燃料，高的辛烧值和热值等优势，是一种具有巨大的市场潜力的新 型能源。 传统生物发酵又称ABE(acetone-butanol-ethanol)发酵过程中，丙酬：乙醇： 下醇：水=1: 0.5: 2: 96. 5wt〇/〇(XiuD,QienY.BioresourceTechnol. 2013; 129: 321-328.)，从如此稀的溶液中将产物分离出来需要消耗大量的能量，并产生大量的废水， 从而影响经济效益。造成发酵液中产物浓度较低的因素很多，其中最主要的原因是产物对 微生物有抑制作用，解决产物抑制的一个有效途径是在发酵的同时将产物分离出来。 目前，用于ABE发酵产物分离的方法包括：汽提法（3295kcal/kg)、渗透汽化法 (3295kcal/kg)、精馈法（5789kcal/kg)和吸附法（1948kcal/kg)等（如reshiN,Hu曲es S,MaddoxIS,CottaMA.BioprocBiosyst化g. 2005; 27: 215-222.)，但是吸附法所 需的能耗是最低的。ArjanOudshoorn(OudshoornA,VanderWielenLAM,Straathof AJJ.BiochemEngJ. 2009; 48: 99-103.)等用沸石吸附分离生物下醇，考察了S种商业 沸石对下醇的吸附性能，但是只设及了单组份下醇的静态吸附研究，并没有对其进行动态 穿透实验的考察，对技术的实际应用存在局限性。CousinSaintRemi(CousinSaintRemi J,R细iyT,VanHunskerkenV.ChemSusChem. 2011; 4: 1074-1077.)采用类沸石咪挫 醋材料一ZIF-8,对ABE生物发酵液进行穿透实验，但是发酵液并没有得到较好的分离。 阳〇化]综上所述，急需提供一种简单易行、经济高效的方法用于A邸发酵产物的分离。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高娃分子筛材料吸附分离下醇的方法，采用动态穿透实验， W廉价易得、水热稳定性和化学稳定性高的高娃分子筛为吸附剂，提供一种高效分离下醇 的方法。 本专利技术提供了一种高娃分子筛材料吸附分离下醇的方法，采用动态穿透实验，W 高娃分子筛材料作为吸附剂，在20~30 °C条件下，发酵液的流速为0. 2~0. 8ml/min，吸附剂 的填料高度为15~25cm,最后将下醇分离。 上述方法中，所述高娃分子筛材料为高娃MFI、MTW或BEA型沸石中的一种。 上述方法中，所述高娃分子筛材料制备成20-40目颗粒。 上述方法中，所述动态穿透实验中，模拟的ABE发酵液由高压注射累W0. 2~0. 8 ml/min的流速自下而上流过填料层，填料层为吸附床层，在液体流过吸附床层之前，对吸附 床层进行成吹扫，W保证整个吸附床层填料均匀，填料层的高度为15~25cm,在填料层的出 口处定时收集液体，最后收集的液体用气相色谱进行定量分析。 进一步地，所述动态穿透实验中，使用不诱钢管作为吸附装置，在不诱钢管内填充 石英棉，用于固定吸附剂，不诱钢管下端与氮气相通，通入氮气的流量为30ml/min。 本专利技术中，乙醇、丙酬和下醇存在竞争吸附，乙醇首先被吸附，在乙醇逐渐达到饱 和（即纵坐标接近1时)，运是由于丙酬的亲和力大于乙醇，使得吸附剂开始吸附丙酬，把已 经吸附的乙醇被丙酬置换出来，使得乙醇的纵坐标大于1 ;然后当吸附剂开始吸附下醇时， 把已经吸附的丙酬被下醇置换出来，最后达到吸附下醇的目的。 本专利技术的有益效果： 本专利技术采用廉价易得、易合成、水热稳定性和化学稳定性高的高娃分子筛作为吸附剂， 对模拟的ABE发酵液进行穿透实验，下醇的分离效果好，能耗低。【附图说明】 图1为S种高娃分子筛的X畑衍射图。 图2为实施例2的穿透曲线图。 图3为实施例3的穿透曲线图。 阳017] 图4为实施例4的穿透曲线图。 图5为实施例5的穿透曲线图。 图6为实施例6的穿透曲线图。 图7为实施例7的穿透曲线图。 图8为实施例8的穿透曲线图。 图9为实施例9的穿透曲线图。 图10为实施例10的穿透曲线图。 图11为实施例11的穿透曲线图。 阳0巧]图12为实施例12的穿透曲线图。 阳0%] 图13为实施例13的穿透曲线图。 图14为实施例14的穿透曲线图。 图15为实施例15的穿透曲线图。 图16为实施例16的穿透曲线图。 图17为对比例的穿透曲线图。【具体实施方式】 下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于W下实施例。 阳03引实施例1 : 在本实施例中，通过水热合成的方法合成S种高娃分子筛一一MFKSangS，化angF，LiuZ,HeC,HeY,XuL..CatalToday. 2004; 93: 729-734.)、MTW(MitraA,Kirby CW,WangZ,HuangLWangH,HuangY,YanY.MicroporMesoporMat. 2002; 54: 175-186.)和BEA(MitraA,Tiegang,Zhengbao,HuangL,LiS,Zijin,Yushan.Ind 化gChemRes. 2004; 43: 2946-2949.)，通过X-射线粉末衍射（X畑）对结构进行表征。 阳03引S种高娃分子筛的邸D衍射图见图1所示：图Ia为MFI的邸D衍射图，图化为MTW的邸D衍射图，图Ic为邸A的邸D衍射图。通过衍射图与文献对比可知，我们已成功合 成出了运=种高娃分子筛。 本专利技术的动态穿透实验设计如下：使用不诱钢管作为吸附装置，在不诱钢管内填 充石英棉，用于固定吸附剂，不诱钢管下端与氮气相通。 发酵液置于高压注射累中，W-定的流速，自下而上流过不诱钢管，吸附剂填充在 不诱钢管中，上下填充石英棉，用于固定吸附剂，在填料层的出口处定时收集液体，经过简 单的后处理，用气相色谱进行定量分析，在整个吸附分离过程中，始终用30ml/min的中的 N2进行吹扫。 W下实施例为具体的采用动态穿透实验的吸附过程： 实施例2 本实施例采用实施例1中的高娃分子筛MFI(20-40目）进行动态穿透实验，其中所采 用的含有丙酬、下醇、乙醇的发酵液模拟实际的A邸发酵液。吸附剂填料的床层高度为25 cm。发酵液用注射累注射Wo. 2ml/min的速度自下而上流过吸附柱，在柱的出口处定时(每 隔Imin取样一次）取样测定丙酬、下醇、乙醇的浓度，得到流出曲线(见图2)。 实施例3 本实施例采用实施例1中的高娃分子筛MFI(20-40目）进行动态穿透实验，其中采用 的含有丙酬、下醇、乙醇的发酵液模拟实际的ABE发酵液。吸附剂填料的床层高度为20cm, 发酵液用注射累W0. 2ml/min的速度自下而上流过吸附柱，在柱的出口处定时取样测定丙 酬、下醇、乙醇的浓度，得到流出曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高硅分子筛材料吸附分离丁醇的方法，其特征在于：采用动态穿透实验，以高硅分子筛材料作为吸附剂，在20‑30 ℃条件下，发酵液的流速为0.2~0.8 ml/min，吸附剂的填料高度为15~25 cm，最后将丁醇分离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高春苹，石琪，董晋湘，徐红，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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