空分富氧沸石分子筛吸附剂的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第1期山西化工Vo1．24No．12004年2月SHANX1CHEM1CAL1NDUSTRYFeb．2004空分富氧沸石分子筛吸附剂的研究蔺华林，马静红(太原理工大学精细化工研究所，山西太原030024)摘要：介绍了国内外目前以PSA技术进行空气分离制备氧气所用沸石分子筛吸附荆的研究状况。从研究结果来看，N吸附容量和N／o分离选择性的提高主要通过对沸石分子筛4A和13X进行离子交换．以对其表面进行改性，从而调整对N。、O。的吸附性能。另外，沸石分子筛制备过程中的硅铝比和成型条件

2、等对N和0的吸附也有一定的影响。关键词：沸石分子筛；吸附剂；变压吸附；离子交换；氧气中图分类号：TQ028．15文献标识码；A文章编号：1004．7050(2004)01．0007．04石分子筛4A和13X进行离子改性、改变分子筛的引言硅铝比或改进成型技术，以此来改进吸附剂的吸附氧气是一种重要的工业原料气体，广泛应用于和分离性能本文将对这方面的研究状况作一介绍。金属冶炼、废水处理等领域。传统的制氧方法是对空1离子交换对沸石分子筛的改性气进行深冷分离，通过这些方法可制得高纯度的氧气。为了适应中、小规模生产需要，且对氧气纯度要离子交换法

3、是最经典、最常用的沸石改性方法。求在95以上时常用变压吸附(PSA)技术。与深冷目前常用的是液相离子交换法。固体交换法也可用法相比，PSA技术具有能耗和操作费用低、工艺流程于改性沸石，经固体交换法交换的阳离子在固态中灵活等优势。因此，PSA技术已逐步取代深冷法。为了不产生水合，其方法一般是将吸附剂与所交换离子提高PSA技术的效率，最重要的是开发对N。／0。具在一定温度下加热以诱导固态离子交换。但由于交有较高吸附选择性能的吸附剂。由于沸石分子筛具换的不均匀性，使得有关此方面报道还较少。通过液有离子可交换性以及在较高温度和较低的吸附质分

4、相法交换所得的含多种阳离子的分子筛将赋予吸附压下仍有强的吸附能力¨的特点而作为变压吸附制剂新的吸附、分离性能。氧吸附剂的首选。1．1与单种金属阳离子交换PSA制氧技术就是利用沸石分子筛对N：和0：1．1．1与碱土金属离子交换吸附性能的微小差异，采用一定的循环工艺，高压下早期Mckee等描述了碱金属／碱土金属离子交选择性吸附氮气，低压下氮气脱附的原理分离提纯换后的x型沸石作为分离N。和o。的吸附剂。将合氧气。最初人们使用A型和X型分子筛．但其分离成后的X狒石经钠离子或铵离子交换后再用一定选择性较低。后来逐步对这两种分子筛进行改性，开浓

5、度的含碱金属或碱土金属的氯化物进行交换。发出一些新的吸附剂。经改性后的吸附剂不但具有SunDa—raing等将经Ca抖、Sr抖、Ba交换后得到的高的氮气吸附容量和较高的吸附分离选择性，而且CaNaX．SrNaX、BaNaX，与13X原粉进行了比较。改善了热稳定性，从而促进了PSA制氧工业的发从XRD结果可以看出：离子交换后的13X分子筛展L2]。目前PSA富氧吸附剂的研究主要集中在对沸与未交换的l3X分子筛结构相似，仅衍射峰强度和峰位有了一些变化。由对N。吸附等温线得知：经收稿日期：2003．11儿作者简介：蔺华林．女．1978年出

6、生．太原理工太学在读硕士．研究方SrH和Ca抖离子交换后的SrNaX、CaNaX，对N2吸向：分子筛吸附剂。附容量均较NaX高，SrNaX吸附最佳，CaNaX次维普资讯http://www.cqvip.com·8·山西化工2004年2月之，而Ba交换后的BaNaX吸附却比NaX差。吸表1不同Li交换度与分离系数关系附性能不同的原因可能是由于阳离子的电负性大小有不同引起的。样样品品／(1atm)c(12莓50毫巴～2翠50毫巴)禁‘mmol。mg‘／mmol。mg1．1．2与碱金属锂离子的交换M．S．A．Baksh，R．T．Yang等

7、[。比较了在同一温度下IiX与NaX的吸附容量和吸附选择性，发现IiX比NaX具有更大的吸附容量和吸附选择性。1．2与两种金属阳离子交换1．2．1引入碱土金属离子Chao等[s发现IiX中引入碱土金属离子改性后E{的吸附剂，不但可以提高其结晶度和热稳定性，还可以●莲提高吸附和分离性能。Coe等叫考察了不同交换度的IiX、CaX和LiCaX的吸附性能，发现当NaX的Ca交换度低于3O时，Ca交换度对N吸附容量没有影响。如果用Ca交换Ii(85)NaX中剩余的Na，则能显著提高吸附性能。另外，用同一种图1高压下两种不同沸石的吸附量离子交

8、换不同分子筛时，若想提高分子筛的吸附性能，所要求的交换度范围不同：对于IiA沸石当Ii交换度为1O～7O，而对于IiX当Ii的交换度为5O～95，其余的Na用Ca或Sr继续昌交换，所得的分子筛的吸附性能会大大提高。{●1．2．2引入过