一种耐温型分子筛纸基气体分离材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及芳纶纤维、分子筛、分离材料制备技术领域，尤其涉及一种耐温型分子筛纸基气体分离材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤1：原材料准备及预处理；步骤2：将原材料和水配浆后进行疏解，得到混合浆料悬浮液A；步骤3：将混合浆料悬浮液A倒入储浆室，得到含有芳纶浆粕纤维、分子筛的浆料悬浮液B；步骤4：匀浆浆料悬浮液B，得到分子筛

【技术实现步骤摘要】
一种耐温型分子筛纸基气体分离材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及芳纶纤维、分子筛、分离材料制备
，具体为一种耐温型分子筛纸基气体分离材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]工业、交通和日常生活中排放的大量污染物会进入空气中，逐渐成为危害人体呼吸道、肺部和血液的“隐形杀手”。长期暴露在空气污染中会导致癌症，并损害免疫、神经和呼吸系统。空气污染是全球第五大死亡危险因素。空气污染物的性质非常复杂，包括有害气体、细小液滴和固体颗粒物等，均会对人体健康造成严重影响。其中，颗粒污染物(PMs)的来源非常丰富，其中最危险的是空气动力学直径小于2.5μm的微细颗粒物，称为PM2.5。因其体积小，极易通过呼吸道进入肺部，长期接触会导致慢性呼吸道及心血管疾病。因此，要减少PMs向空气中的排放，最适宜的解决办法是制备一种耐高温空气过滤材料，将PMs直接从高温污染源中去除，这也是降低相关风险的简单且低成本的方法之一。
[0003]现阶段主要有两种典型的空气过滤材料，一种是通过尺寸进行筛分的多孔材料，包括活性炭、多孔陶瓷等；一种是纤维基空气过滤材料。因为纤维对空气的滑移效应可显著降低其对空气流动的阻力，因而相比较而言，纤维基滤料具有更高的孔隙率和较低的压降。分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐，由于分子引力的作用在固体表面产生表面力，在空气等流体流过时，流体中的一些分子因为做不规运动而碰撞到表面，在表面产生分子浓缩，使流体中的这种分子数目下降，从而达到分离清除的目的。并且对于水分、乙炔以及二氧化碳等都有较强吸附去除的效果。然而，当下的纤维基空气过滤材料阻力高、容尘量偏低；风量相对较小，不能过滤PM2.5细颗粒物或对有害气体过滤效果较差，因此，目前急需容尘量高并且可以同时对有毒有害气体以及细小颗粒物有过滤作用的分离纸。

技术实现思路

[0004]针对废气的排放通常都在高温条件下，并且纤维基滤料相较于其他滤料相比具有更高的孔隙率和较低的压降，本专利技术提供一种耐温型分子筛纸基气体分离材料及其制备方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：原材料准备及预处理；
[0008]芳纶沉析纤维的恒重处理；
[0009]采用DMAc/LiCl/H2O混合溶液对芳纶浆粕纤维进行表面预处理，之后配置芳纶浆粕纤维分散液；
[0010]利用分散剂PEO和去离子水配置PEO分散剂溶液；
[0011]步骤2：将恒重处理的芳纶沉析纤维、分子筛、芳纶浆粕纤维分散液、PEO分散剂溶
液和水配浆后进行疏解，得到混合浆料悬浮液A；
[0012]步骤3：将混合浆料悬浮液A倒入储浆室，得到含有芳纶浆粕纤维、分子筛的浆料悬浮液B；
[0013]步骤4：匀浆浆料悬浮液B，并在第一次真空抽吸处理下使得分子筛
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芳纶浆粕纤维附着于成形网上；附着完成后进行第二次真空抽吸，得到分子筛
‑
芳纶纤维湿纸幅；
[0014]步骤5：对分子筛
‑
芳纶纤维湿纸幅依次进行压榨和干燥，得到耐温型分子筛纸基气体分离材料。
[0015]优选的，在步骤1中，PEO分散剂溶液的浓度为0.1～0.15g/ml。
[0016]优选的，在步骤1中，DMAc/LiCl/H2O混合溶液中DMAc、LiCl、H2O的比例为500mL：1g：5mL；使用时的添加顺序为LiCl、H2O、DMAc。
[0017]优选的，在步骤1中，芳纶沉析纤维的恒重处理为：纶沉析纤维的厚度为4～7微米，长度为80～600微米，恒重处理温度为20～30℃，湿度为60％～80％，时间3～7天。
[0018]优选的，在步骤2中，芳纶沉析纤维以绝干量计算，选用13X分子筛(钠X)，其主要成分为Na2O
·
A12O3·
2.45SiO2·
6.0H20，有效孔径约10A，可吸附大于3.64A小于10A任何分子。
[0019]优选的，在步骤2中，芳纶沉析纤维、分子筛、芳纶浆粕纤维、PEO分散剂溶液和水的配比为(1.125～1.130)g、(0.250～1.252)g、(1.882～1.886)g、(14～20)ml、(1.5～2.5)L。
[0020]优选的，在步骤3中，在混合浆料悬浮液A倒入储浆室之前，储浆室中上水(3.5～6.5)L；倒入后，浆料悬浮液B中芳纶沉析纤维和分子筛的总质量
‑
体积浓度为(0.592～0.776)g/L。
[0021]优选的，在步骤4中，匀浆的次数为10～20次，时间为8～15s；成形网的滤网过滤目数为200～600目，第二次真空抽吸的次数5～10次，第一次真空抽吸和第二真空抽吸时的真空度均为
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0.092～
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0.098MPa。
[0022]优选的，在步骤5中，压榨时的压力为0.2～0.6Mpa，时间为6～10min；干燥时的温度为95～120℃，压力为0.4MPa，时间为15～20min。
[0023]一种由所述的耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法所制备的耐温型分子筛纸基气体分离材料。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术一种耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法利用DMAc/LiCI/H2O体系对芳纶浆粕纤维表面预处理，其使用环境呈中性，溶解能力较强，溶解范围较广稳定性较好。DMAc/LiCI溶液体系是芳纶浆粕的优良溶剂，促使打开了芳纶浆粕分子链间氢键，有利于分子筛在纤维表面附着，提高分子筛在纸基材料中的留着率。同时利用芳纶浆粕纤维作为纸基材料的骨架结构，具有优异的耐热性能、阻燃性能，能赋予所制备的纸基材料在高温，甚至热流气体中稳定工作，拓宽了纸基材料的应用范围，既可用于烟气、尾气处理，也可以用于VOCs燃烧法去除的后端吸附与分离，拓展了应用场景。
[0026]分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料，具有优良的离子交换、催化和吸附性能。相较于纯纸基的过滤分离材料基于物理机械截留，本专利技术对于PMs有较高的吸附作用，作用力主要来源于分子筛，对纸基功能材料的原理进行了创新。
[0027]本专利技术所采用的试剂均为常规药品试剂，低毒、廉价、易得，所采用设备均为常规
仪器设备，这为耐高温分子筛纸基的工程化奠定了良好基础，提高了工艺过程工程化的可实施性。
附图说明
[0028]图1为实施例1～5所得产品的平均厚度及其误差柱状图；
[0029]图2为实施例1～5所得产品的透气度柱状图；
[0030]图3为实施例1～5所得产品的匀度柱状图；
[0031]图4为实施例1～5所得产品的PM2.5过滤效率示意图；
[0032]图5为实施例1～5所得产品的甲醛过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：原材料准备及预处理；芳纶沉析纤维的恒重处理；采用DMAc/LiCl/H2O混合溶液对芳纶浆粕纤维进行表面预处理，之后配置芳纶浆粕纤维分散液；利用分散剂PEO和去离子水配置PEO分散剂溶液；步骤2：将恒重处理后的芳纶沉析纤维、分子筛、芳纶浆粕纤维分散液、PEO分散剂溶液和水配浆后进行疏解，得到混合浆料悬浮液A；步骤3：将混合浆料悬浮液A倒入储浆室，得到含有芳纶浆粕纤维、分子筛的浆料悬浮液B；步骤4：匀浆浆料悬浮液B，并在第一次真空抽吸处理下使得分子筛
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芳纶浆粕纤维附着于成形网上；附着完成后进行第二次真空抽吸，得到分子筛
‑
芳纶纤维湿纸幅；步骤5：对分子筛
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芳纶纤维湿纸幅依次进行压榨和干燥，得到耐温型分子筛纸基气体分离材料。2.根据权利要求1所述的耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法，其特征在于，在步骤1中，PEO分散剂溶液的浓度为0.1～0.15g/ml。3.根据权利要求1所述的耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法，其特征在于，在步骤1中，DMAc/LiCl/H2O混合溶液中DMAc、LiCl、H2O的比例为500mL：1g：5mL；使用时的添加顺序为LiCl、H2O、DMAc。4.根据权利要求1所述的耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法，其特征在于，在步骤1中，芳纶沉析纤维的恒重处理过程为：纶沉析纤维的厚度为4～7微米，长度为80～600微米，恒重处理温度为20～30℃，湿度为60％～80％，时间3～7天。5.根据权利要求1所述的耐温型分子筛纸基气体分离材料制备方法，其特征在于，在步骤2中，芳纶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆赵情，贾峰峰，李思齐，蔡蕴嘉，于航，郭子瞻，花莉，刘远清，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：