【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工分离，涉及一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用。
技术介绍
1、近年来，随着半导体行业的迅速发展，六氟化硫(sf6)作为一种优良的刻蚀气体，以其高选择性、高刻蚀速率和易控制性等特点在硅和碳硅等半导体的反应性离子刻蚀和电感耦合等离子体刻蚀技术中发挥重要作用。然而，刻蚀过程中sf6的使用效率常低于60％，大量未使用的sf6气体随吹扫气氮气(n2)被排放到大气中。作为《京都议定书》中禁止排放的温室气体之一，sf6全球变暖的潜力(gwp)是co2的23900倍，且在大气中寿命长达3200年。这不仅带来环境问题，同时也造成严重的资源浪费。因此，迫切需要能够捕集和回收工业废气中低浓度sf6(≤10％)的分离技术，从而促进其在整个生命周期内的可持续利用，在减轻对环境的影响的同时产生经济效益。
2、目前，工业上最常见的分离sf6的手段为低温液化或精馏，但由于涉及气-液相变过程，这些方法往往需要较大的能量消耗。相比之下，基于多孔固体吸附剂的吸附分离法具有分离效率高、节能、工艺简易等优点，是一种极具潜力的sf6捕集方法。其中，高性能吸附剂作为吸附分离法的核心，其设计、制备与优化直接关系到该方法的效率与成本。近年来，用于sf6吸附分离的多孔吸附剂主要包括金属有机框架(mofs)、多孔炭和沸石分子筛。mofs以其较高的表面积和灵活的结构可调性，表现出较高的吸附分离性能。然而mofs成本高、结构稳定性差等缺点限制了其大规模生产和进一步应用；多孔炭孔相对惰性，极性位点较少，其sf6吸附容量及sf6/n2选择性有
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，考虑到sf6与n2极化率的显著差异，本专利技术基于热力学效应提出对现有沸石分子筛吸附剂进行改性，通过引入不同金属阳离子改变材料与sf6作用能力，提高材料对sf6/n2混合物的分离性能。该吸附剂在保留了传统分子筛合成方法简单、成本低的优点的同时，具有极高的sf6静态吸附量及sf6/n2分离选择性，并能更有效的在动态条件下分离sf6/n2混合物，具有工业应用的潜力。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用，所述吸附剂为ia族和/或ⅱa族金属阳离子改性的fau分子筛，吸附剂中金属氧化物含量为0.01-30wt％；改性后的fau分子筛应用到sf6/n2分离领域，对sf6的吸附量及选择性都有大幅度提升。
3、ia族金属阳离子包括li+、na+、k+和cs+中的一种或几种；iia族金属阳离子包括mg2+、ca2+和ba2+中的一种或几种。
4、所述吸附剂为ia族和ⅱa族金属阳离子改性的fau分子筛。
5、所述fau分子筛为x分子筛、y分子筛和usy分子筛中的一种或几种。
6、吸附压力为1-10bar，吸附温度为0-50℃。
7、sf6与n2的体积比为10:90-1:99，sf6/n2混合物的流速为2-6ml/min。
8、所述吸附剂的再生方法，包括如下步骤：吸附完成后，在25-50℃的常压(1bar)条件下使用ar吹扫再生0.5-5h或在0-500℃绝对压力≤0.05bar的真空条件下再生0.5-8h。更进一步地，在常温常压(1bar)条件下使用ar吹扫再生1-2h或在0.05bar真空条件下再生5-8h。
9、所述吸附剂的制备方法包括如下步骤：
10、s1将ia族金属盐溶液和/或iia族金属盐溶液对fau分子筛进行离子交换；
11、s2离子交换后的fau分子筛经固液分离、洗涤、干燥、焙烧活化，得到吸附剂。
12、所述s1中离子交换温度为30-90℃、离子交换时间为1-5h，所述离子交换次数为1-3次。
13、所述ia族金属盐或iia族金属盐为氯化盐、硫酸酸和草酸盐中的一种或几种。
14、所述ia族金属盐溶液或iia族金属盐溶液的浓度为0.0025-5mol/l；fau分子筛与金属盐溶液的固液比为为1：5-50g/ml。
15、所述焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为3-6h。升温速率为3-5℃/min。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
17、1.本专利技术制备的改性分子筛附剂通过引入金属阳离子来改变孔道内阳离子组成和分子筛内部电场强度，从而使孔道对sf6的选择性吸附能力大大提高，实现低浓度下sf6的吸附捕集。
18、2.本专利技术制备的改性分子筛附剂对sf6的吸附量可达3.56mmol/g，对sf6/n2的iast选择性高达600，具有良好的吸附选择性。
19、3.本专利技术所述分子筛材料制备工艺简单，绿色环保，对六氟化硫sf6气体吸附容量较高，化学性质稳定。在常温常压(1bar)条件下使用ar吹扫再生1-2h即可完全恢复低浓度sf6吸附捕集性能，进一步降低了实际运行中的装置复杂度。
20、4.本专利技术对将沸石分子筛进行合成及改性，首次应用于sf6选择性吸附分离领域，所得改性沸石分筛展现出优异的sf6/n2气体吸附分离性能，其易再生、结构稳定性优异，且无腐蚀的特点在sf6吸附分离领域中相比于其他吸附剂有着更好的应用前景。
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1.一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：所述吸附剂为IA族和/或ⅡA族金属阳离子改性的FAU分子筛，吸附剂中金属氧化物含量为0.01-30wt％。
2.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：IA族金属阳离子包括Li+、Na+、K+和Cs+中的一种或几种；IIA族金属阳离子包括Mg2+、Ca2+和Ba2+中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：所述FAU分子筛为X分子筛、Y分子筛和USY分子筛中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：吸附压力为1-10bar，吸附温度为0-50℃。
5.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：SF6与N2的体积比为10:90-1:99，SF6/N2混合物的流速为2-6ml/min。
6.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物
7.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：所述吸附剂的制备方法包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：所述S1中离子交换温度为30-90℃、离子交换时间为1-5h，离子交换次数为1-3次。
9.如权利要求7所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：所述IA族金属盐溶液或IIA族金属盐溶液的浓度为0.0025-5mol/L；FAU分子筛与金属盐溶液的固液比为1：5-50g/mL。
10.如权利要求7所述的一种改性分子筛吸附剂在SF6/N2混合物分离中的应用，其特征在于：所述焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为3-6h。
...【技术特征摘要】
1.一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用，其特征在于：所述吸附剂为ia族和/或ⅱa族金属阳离子改性的fau分子筛，吸附剂中金属氧化物含量为0.01-30wt％。
2.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用，其特征在于：ia族金属阳离子包括li+、na+、k+和cs+中的一种或几种；iia族金属阳离子包括mg2+、ca2+和ba2+中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用，其特征在于：所述fau分子筛为x分子筛、y分子筛和usy分子筛中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用，其特征在于：吸附压力为1-10bar，吸附温度为0-50℃。
5.如权利要求1所述的一种改性分子筛吸附剂在sf6/n2混合物分离中的应用，其特征在于：sf6与n2的体积比为10:90-1:99，sf6/n2混合物的流速为2-6ml/min。
6.如权利要求1所述...
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