[发明专利]用于中高浓度VOCs分离与回收的超高交联树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高交联吸附树脂及其制备方法和用途，更具体的说是用于中高浓度VOCs分离与回收的超高交联树脂及其制备方法以及该树脂在吸附回收中、高浓度气体中挥发性有机物（VOCs）方面的应用。

背景技术

中高浓度的VOCs气体在工业生产上普遍存在，如低沸点的二氯甲烷、甲苯等在很多行业被作为有机溶剂使用，其挥发产生的蒸气经过冷凝后浓度仍可达2000ppmv；油品在转运、储存过程中挥发的气体经过冷凝后其浓度仍可达5000-10000 ppmv。VOCs的排放不仅会引起健康、环境和安全等一系列问题，同时又造成巨大的经济损失。因此，经济有效地处理VOCs废气，具有环境、健康、经济三重效益，对于推动我国循环经济的发展和社会可持续发展意义重大。

吸附法由于可实现资源回收、工艺流程简单及一次性投资少等优点，单独或与其他技术集成的组合处理工艺已是当前国内外VOCs回收的主流技术，其中得到最广泛研究和应用的吸附剂是活性炭。但活性炭孔径分布在微孔区，再生困难；表面杂原子所具有的催化作用，吸附高浓度油气时的高吸附热可导致炭层的严重劣化(炭化)，甚至着火；以及机械强度低、容易破碎、吸湿强等缺点。相比于活性炭，吸附树脂有易于调控的孔结构以及更好的机械强度，而且对VOCs的吸附较少受到空气中湿度的影响，且表面并不具有催化作用，因此吸附树脂在吸附回收环境中VOCs方面应具有较好的应用前景。

吸附树脂主要分为两大类：大孔吸附树脂和超高交联吸附树脂，大孔吸附树脂的孔径主要分布于中孔区，而超高交联吸附树脂的孔径主要分布于微孔区。该两类树脂用于吸附中高浓度的VOCs时都存在一些不足：微孔由于其孔壁吸附势的叠加效应表现出强的吸附作用力，但是微孔的强吸附作用力会导致被吸附的VOCs解吸困难，脱附不彻底，而且微孔密集的树脂由于其较低的孔容导致其吸附量偏低，因而微孔密集的树脂主要适用于低浓度VOCs的富集回收；中孔发达的树脂由于其孔容大，对中高浓度VOCs吸附容量大，但是由于其对低沸点VOCs吸附作用力弱，导致吸附效率较低，采用固定床吸附时出口浓度较高。因此针对中高浓度VOCs回收，耦合微孔区的强吸附作用力和中孔区的高吸附容量，开发出具有高比表面积微孔-中孔分布的超高交联吸附树脂就尤为重要，但该类树脂的合成及应用未见公开文献报道。

发明内容

1．发明要解决的技术问题：

本发明的目的在于提供一种用于中高浓度VOCs分离与回收的超高交联树脂及其制备方法和应用，通过采用良溶剂和非良溶剂的混合物作为混合致孔剂、过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈作为混合引发剂，并严格控制升温程序，合成出用于中高浓度VOCs分离与回收的超高交联树脂，该树脂具有合适微孔－中孔分布的高比表面积超高交联吸附树脂，可用于中高浓度的VOCs的分离与回收。

 2. 技术方案：

本发明的技术方案如下：

用于中高VOCs分离与回收的超高交联树脂，其孔主要集中在微孔区（0~2nm）和中孔区（2~50nm），其中微孔区和中孔区孔容分别不低于总孔容的35%，大孔区(＞50nm)孔容不大于总孔容的5%。

上述的用于中高浓度VOCs分离与回收的超高交联树脂其比表面积为：1000-1800 m²/g。

用于中高浓度VOCs分离与回收的超高交联树脂的制备方法，其步骤为

a：油相由单体、交联剂和引发剂组成，单体为对氯甲基苯乙烯（VBC）、交联剂为二乙烯苯（DVB）、致孔剂为良溶剂甲苯与非良溶剂正庚烷组成的混合致孔剂（甲苯与正庚烷的质量比为9:1-1:1）、引发剂为过氧化苯甲酰（BPO）和偶氮二异丁腈（AIBN）组成的混合引发剂（BPO与AIBN的质量比为1：1），其中VBC与DVB的质量比为9：1-1:9，致孔剂用量为VBC和DVB总量的50%-150%，引发剂占油相的质量比为0.5%～1.5%；

b：水相为溶解了分散剂的水溶液，其中分散剂由明胶和无机盐组成，明胶为水相质量的0.5%～1.5%，无机盐类为Na₂CO₃、NaCl或MgSO₄,其质量分数分别占水相质量的1.5%-2%，2%-3%，4%-5%；

c：将配好的油相a在搅拌下加入到水相b中，并加入3-5滴质量分数为5%的亚甲基蓝（ MB）溶液作为助分散剂，采用悬浮聚合法合成出带有氯甲基的苯乙烯-二乙烯苯共聚物，具体升温程序如下：