NaY分子筛是一种新型无机微孔材料，由于其结构与性能的特点，被广泛地应用在催化、吸附等领域。相对于常规粒度的分子筛，纳米级分子筛表现出许多独特的特性，高的比表面积、多表面活性中心和规整的孔道结构等。随着石油化工行业对分子筛的需求量增大，如何直接、快速、高效地合成粒度小、高比表面积的NaY分子筛，显得尤为重要。目前CO2是造成温室效应的主要气体之一，并且工业排放的CO2大部分没有充分地回收，其中电厂排放量首居第一位，这既加快了温室效应的速度，又浪费了大量的CO2，对其进行捕集再利用非常重要。
本研究采用水热合成法，通过一系列合成NaY分子筛的条件探索实验，研究了对NaY分子筛合成的重要影响因素（陈化时间和晶化时间），并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、氮等温吸附-脱附分析对分子筛进行表征，确定了NaY分子筛的最优合成条件。
本实验以合成的NaY分子筛为吸附剂对模拟电厂烟道气中的CO2进行吸附。考察了吸附温度、混合气气速对CO2吸附性能的影响，并利用X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电子显微镜三种表征手段对分子筛的稳定性进行探讨。实验结果表明：NaY分子筛对CO2的吸附能力较高，吸附量为93mg。在气体流量为50ml/min，150℃下再生效果较好，吸附能力较稳定。
关键词 NaY分子筛；陈化时间；晶化时间；高比表面积；CO2吸附
目 录
第一章 文献综述 1
1.1 研究背景 1
1. 2 常用CO2分离回收技术 2
1.3 沸石分子筛概述 6
1.4 NaY分子筛的研究现状及问题 11
1.5 选题依据和主要研究内容 11
第二章 实验部分 13
2.1 NaY分子筛的合成 13
2.1.1 实验原料 13
2.1.2 实验仪器 13
2.1.3 实验装置图及流程图 13
2.1.4 水热合成NaY分子筛的实验步骤 14
2.2 CO2吸脱附实验装置 15
2.2.1 模拟烟道气的配制 15
2.2.2 实验装置和实验步骤 15
2.2.3 脱附再生实验装置 16
2.3 分析方法 17
2.3.1 CO2浓度的检测 17
2.3.2 吸附剂表征方法 17
2.3.2.1 XRD分析 17
2.3.2.2 红外光谱分析 18
2.3.2.3 扫描电镜分析 18
2.3.2.4 BET分析 18
2.4 吸附剂性能的评价 18
2.4.1 吸附剂的评价指标 18
2.4.2 穿透曲线和吸附量 18
第三章 结果与讨论 20
3.1 引言 20
3.2 水热合成NaY分子筛的影响因素研究 20
3.2.1 混合剂陈化时间对NaY分子筛质量的影响 20
3.2.2 晶化时间对NaY分子筛的影响 21
3.3 NaY分子筛对CO2的吸附性能研究 23
3.3.1 温度对吸附量的影响 23
3.3.2 气速对吸附量的影响 24
3.3.3 循环吸附次数对吸附量的影响 25
3.4 NaY分子筛稳定性研究 26
3.4.1 X射线衍射谱图分析 26
3.4.2 红外光谱分析 28
3.4.3 扫描电镜分析 29
结论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
20世纪以来，世界人口的快速增加以及能量损耗的爆炸性增长，使CO2排放过量，破坏了区域生态环境系统中的碳平衡，对全球环境造成严重危害。同时，CO2是一种宝贵的碳资源，作为碳一化学的原料之一，CO2的应用日益广泛和重要。CO2作为现代化工业重要的基础原料，主要用于冶金、钢铁、石油、电子、建材，尤其是我国的纯碱合成氨等化工领域。我国CO2气体来源非常丰富，但由于回收措施不力，导致CO2大量放空，不仅造成严重的大气污染，而且浪费了宝贵的碳资源。为了保护环境，同时也为了充分利用CO2资源用于纯碱合成氨，对排放的CO2进行回收、固定、利用及再资源化，具有非常重要的现实意义。
通常采用的CO2回收方法主要有溶剂吸收法、吸附法、膜分离法、低温蒸馏法和催化燃烧法等。从前面对回收CO2的多种方法比较来看，吸附分离技术因产品纯度高、能耗低、工艺流程简单、自动化程度高,操作方便、投资小、使用寿命长、环境效益好等优点显示出更为广阔的应用前景。
本论文研究的重点是采用吸附法捕集电厂尾气中低浓度CO2，致力于开发出一种吸附容量大、净化效果好、成本较低的高效CO2吸附剂，以达到充分回收CO2的目的。根据前人的研究成果并结合本实验组的课题背景，本论文从以下几个方向进行研究：
一、首先在低温水热合成NaY分子筛的基础上，重点探讨了陈化时间、晶化时间对分子筛结晶度、硅铝比和比表面积的影响。
二、考察了NaY分子筛的温度、模拟烟道气气速对CO2吸附性能的影响，并研究了在一定温度、气速下，吸附次数对CO2吸附性能的影响，得出对分离电厂尾气中低浓度CO2的最佳吸附条件。
三、采用XRD、BET和FTIR对样品进行了表征，通过SEM观察分子筛的形貌特征，根据表征结果对吸附CO2前后分子筛的稳定性以及寿命进行了分析。
