[发明专利]一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种用于吸附正己烷的改性HKUST‑1抗硫吸附剂的制备方法及其应用。该吸附剂的制备方法为：按照比例配含有二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水的混合溶液，加入一定比例的Cu(NO₃)₂·3H₂O、均苯三甲酸(H₃BTC)和有机胺，搅拌均匀后置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在85℃下反应20 h后冷却降温，然后用DMF和乙醇对产物进行洗涤、离心，最后在120℃下真空干燥活化，得到的蓝色产物即为胺修饰HKUST‑1。本发明通过胺修饰将氨基引入HKUST‑1的表面，在吸附分离正己烷废气时保护吸附剂的活性吸附位点Cu²⁺，避免吸附剂发生硫中毒而失活，提高材料的抗硫性能和稳定性。

技术领域

本发明属于有机废气吸附分离技术领域，具体涉及一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

在过去几十年里，随着我国石化、医药、印染、喷漆以及制革等工业经济的快速发展，在带来巨大经济利益的同时，也排出了大量有机废气，即挥发性有机物（VOC），对环境、人们的生活和身体健康带来了严重的危害，因此，VOC废气治理迫在眉睫。

吸附法是一种有发展前景的治理技术，因为它能够在减排的同时实现废气组分的回收利用。烷烃是VOC废气中常见的组分，正己烷是一个典型代表，具有良好的黏性，常作为制药、制鞋、皮革等各类行业的有机溶剂，另外可作为萃取溶剂和制造聚合物的原料，将正己烷从废气中吸附分离进行回收具有一定的环境和经济效益，吸附剂的制备是一个关键技术。

近十几年来，金属-有机骨架(MOFs)由于其巨大的比表面积和异常发达的孔结构在气体吸附分离和储存领域表现出优异的性能。HKUST-1是一种以均苯三甲酸和硝酸铜为原料采用溶剂热方法合成的典型的MOFs材料，具有多重吸附位点，其气体吸附性能高于活性炭和分子筛等传统吸附剂。HKUST-1是典型的微孔材料，根据孔径尺寸的匹配，对正己烷等小分子VOC气体具有较高的吸附量（0.65 cm³/g以上），对大分子气体的吸附量较小，因此HKUST-1在吸附分离正己烷方面具有其他吸附剂无法比拟的优势。

医药和养殖等行业产生的含正己烷VOC废气中也常伴随着SO₂气体，与正己烷相比，SO₂的极性更强，偶极距更大，因而更容易吸附在HKUST-1中Cu²⁺等极性或碱性吸附位点上，形成难以脱附的亚硫酸盐或者硫酸盐，导致吸附剂发生中毒而失活。调研发现，在CO₂吸附领域，常用有机胺修饰的方法将氨基官能团引入多孔材料的表面，增加材料表面的碱性吸附位点，提高其CO₂吸附量和选择性。

CN201510674326.7公开了一种胺修饰的纤维膜状吸附材料及其制备方法。本发明以聚丙烯腈粉末为基质,采用固相接枝聚合和胺化反应制备液体基质,然后经过静电纺丝制得新型纤维膜状吸附材料。该制备方法简单、胺化效率高,并能够节约大量溶胀剂和胺化试剂,吸附材料具有高亲水性表面,能够应用于平板膜滤组件中,当水通过纤维膜时,表面基团可高效的吸附去除水中多种重金属离子,且吸附饱和后的纤维膜经过脱附再生后可重复使用。

CN201610409244.4公开了一种秸秆基固态胺二氧化硫吸附剂及其制备和使用方法,包括以下内容：采用克拉克甲基化反应对聚乙烯胺进行改性，将其加入至甲醇溶液中溶解得到混合溶液；秸秆经洗涤、烘干、粉碎后加入到混合溶液中浸渍,干燥后即可制得到用于SO₂吸附的秸秆基固态胺。在使用吸附剂时,用水浸湿对SO₂气体吸附操作。在N₂气流和90～120℃下对吸附剂进行加热再生。本发明稻草秸秆的应用开辟了一个全新途径,同时将固态胺吸附剂应用到二氧化硫的处理过程,提高了秸秆价值,也为吸附净化SO₂气体提供了一种新的吸附剂,丰富了SO₂吸附剂的类型。

发明内容