[发明专利]MIL-53（Al）的改性方法以及用于脱除硫化氢的应用

说明书

本发明提供了一种MIL‑53(Al)的改性方法。在以九水硝酸铝为铝源，对苯二甲酸为有机配体，在220‑240℃密闭反应，然后在300℃‑350℃煅烧得到MIL‑53(Al)的过程中，在反应体系中加入活性炭。经该方法改性后的MIL‑53(Al)具有较高的硫化氢吸附容量，并且耐高温，再生性能良好，可用于吸附、脱除硫化氢。

技术领域

本发明属于金属有机框架材料技术领域，具体涉及一种MIL-53(Al)的改性方法以及改性后的MIL-53(Al)用于脱除硫化氢的应用。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体，本质上有高毒性、腐蚀性和易燃性。在工业上，硫化氢气体主要产生于油田开采、天然气净化、煤气的净化等，由于其本身具有强腐蚀性，常常会破坏工业设备，并能使金属催化剂发生中毒；同时，当硫化氢的浓度到达5ppm时会伤害人体器官，并在1000ppm时致人死亡。因此，硫化氢的排放必须进行严格控制。

在过去十年里，像沸石、硅胶和活性炭这样的多孔材料已经被应用到吸附脱除硫化氢领域中，结果表明吸附脱除硫化氢的效果与所用的吸附剂密切相关。金属有机框架材料(MOFs)是近年来发展起来的一类由无机金属中心与芳香酸或碱的多齿有机配体中的有机官能团通过共价键或离子键相互联接，共同构筑的具有规整孔道结构的新型多孔晶体材料，又被称为多孔配位聚合物。相比于活性炭与分子筛等多孔材料，MOFs具有比表面积大，孔隙率大，孔大小可调等优点，因此其也为气体存储和分离提供了广阔的应用前景。

最近几年，有一些MOFs用于吸附硫化氢，例如MIL-47(V)，MIL-100(Fe，Cr)，MOF-199和MOF-74等，但都由于吸附容量低以及再生性能不佳而导致无法真正应用到实际生产当中去。

发明内容

本发明提供一种MIL-53(Al)的改性方法，经该方法改性后的MIL-53(Al)具有较高的硫化氢吸附容量，并且耐高温，再生性能良好，可用于吸附、脱除硫化氢。

本发明的技术方案为：一种MIL-53(Al)的改性方法，所述MIL-53(Al)以九水硝酸铝为铝源，对苯二甲酸为有机配体，在220-240℃密闭反应，然后在300℃-350℃煅烧得到，其特征是：在所述反应的体系加入活性炭。

作为优选，活性炭的加入质量为九水合硝酸铝质量的3％～12％。

作为优选，所述反应的体系中，以质量份数计，九水合硝酸铝为2-4份、对苯二甲酸为0.4-0.9份，去离子水为7-16份。

作为优选，煅烧时间为24小时-72小时。

作为优选，反应时间为24小时-72小时。

本发明在MIL-53(Al)制备过程中加入活性炭进行改性，改性后的MIL-53(Al)具有较高的硫化氢吸附容量，在常温无水条件下，流速为30mL/min，浓度为1000ppm的硫化氢通过0.2克本发明改性后的MIL-53(Al)，当出口端的硫化氢浓度达到10ppm时视为吸附穿透，此时该MIL-53(Al)所吸附硫化氢的质量与该MIL-53(Al)的初始质量之比(简称为穿透硫容)大于7％；而且，该改性后的MIL-53(Al)对硫化氢的吸附性能稳定，例如，将已吸附硫化氢的改性MIL-53(Al)在160℃通氮气条件下活化8小时之后进行循环利用，经过100次循环后其对于硫化氢的吸附性能表现依旧稳定。因此，利用本发明的改性方法改性后的MIL-53(Al)是一种良好的硫化氢吸附、脱除材料。

附图说明

图1是对比实施例1制得的MIL-53(Al)与实施例1、2、3制得的改性后的MIL-53(Al)在常温无水条件下对1000ppmH₂S的吸附穿透曲线。