[发明专利]一种用于废气处理的疏水蜂窝金属有机骨架及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于工业废气净化处理的疏水蜂窝状金属有机骨架吸附材料及其制备方法。 

背景技术

目前，工业废气吸附净化处理主要采用蜂窝状活性炭作为吸附剂，这种蜂窝状活性炭具有比表面积高、耐酸碱、孔隙结构可控、失效后可再生等特点以及蜂窝结构开孔率高、几何表面积大、耐磨损、抗粉尘污染能力强、压力损失小等优点，因而广泛的用于气体净化、溶剂回收。 

由于工业有机废气都含有不同程度的湿度，大大影响了蜂窝活性炭的吸附性能，因此需要对蜂窝活性炭做疏水处理。目前在制备疏水蜂窝活性炭的过程中常需要添加酚醛树脂及有机增塑剂，或者添加使用酚醛树脂、碳化硅、碳化钛，这些添加物一方面比较昂贵，提高了产品的成本，一方面添加物的使用降低了蜂窝活性炭的比表面积，从而大大降低了蜂窝活性炭的吸附能力。 

金属有机骨架是一种新型多孔材料，具有纳米级的骨架可调型规整的孔道结构，大的比表面积（高达5900m²/g）和高的孔隙率，以及超低的固体密度，在气体吸附分离、贮存等方面具有优异的性能。 

发明内容

本发明目的是提供一种用于工业废气净化处理过程中使用的疏水蜂窝状金属有机骨架吸附材料及其制备方法。 

为实现上述发明目的采用的技术方案是： 

一种用于工业废气净化处理的疏水蜂窝状金属有机骨架，其整体轮廓为规则几何形状的立方体，蜂窝孔道为正方形，孔密度为8~32孔/cm²，比表面积为1570~3760m²/g，正压机械强度为2.8~7.4MPa，侧压强度为1.1~3.7MPa，与水的接触角大于120度。 

上述疏水蜂窝状金属有机骨架，其整体轮廓为柱状体或正立方体。 

一种用于工业废气净化处理疏水蜂窝状金属有机骨架，其制备方法包括以下步骤： 

（1）以粉末状金属有机骨架为主要原料，并添加辅助原料有机粘结剂和水，上述主要原料与各辅助原料之间质量配比为100：1.5~5：5~10，混合均匀，制成塑性泥料； 

（2）将塑性泥料装入真空挤出机挤压成型，得到蜂窝坯体； 

（3）将蜂窝坯体干燥，得到疏水蜂窝状金属有机骨架。 

上述步骤（1）中，辅助原料还包括表面改性剂乳液，其与金属有机骨架、有机粘结剂及水的质量配比为30~50：100：1.5~5：5~10。 

上述步骤（1）中，还包括金属有机骨架预处理，即将金属有机骨架研磨至粒度小于74微米，呈粉末状。 

上述步骤（1）中，将主要原料与辅助原料在捏合机中搅拌均匀。 

上述步骤（2）中，将塑性泥料装入真空挤出机的料筒内，启动真空挤出机的抽真空系统，使料筒内泥料的真空度达到0.08~0.09MPa，在此真空度下保持10分钟，然后挤出成型。 

上述步骤（3）中，将蜂窝坯体在100~200℃下干燥3~12小时。 

上述步骤（3）中，将一次干燥处理后的蜂窝坯体在100~200℃下进行第二次干燥处理，再干燥3~12小时。 

上述金属有机骨架为MIL-101，其中心金属离子为Zn²⁺，Fe³⁺，Fe²⁺，Cu²⁺，Mg²⁺，Mn²⁺，Co²⁺，Ni²⁺， Ti⁴⁺中的一种或任意比例的混合。 

上述有机粘合剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素或聚乙烯醇。 

上述表面改性剂乳液为聚四氟乙烯乳液、有机硅改性丙烯酸乳液或聚氨酯乳液。 

本发明的有益效果： 

本发明的疏水蜂窝状金属有机骨架，具有较大的比表面积，较高的抗压强度以及较好的疏水性，净化处理工业废气，特别是含湿有机废气时，具有很好的吸附性能，并且吸附性能不受废气湿度的影响。本发明的一种用于工业废气净化处理的疏水蜂窝状金属有机骨架的制备方法，其显著特征在于在成型泥料中添加了表面改性剂，在保证一定机械强度和比表面积的前提下，可以获得疏水的蜂窝状金属有机骨架。而且由于表面改性剂的引入，增加了泥料的润滑性，不必再添加任何润滑助剂，制备程序简单，原料便宜，生产成本低廉；本方法生产的疏水蜂窝状金属有机骨架材料，具有耐热、耐水性好，易再生，特别适用于净化处理高湿度有机废气。 

具体实施方式

下面以各制备原料不同的配比关系，对本发明进行进一步说明。 

实施实例1