[发明专利]一种MOFs复合材料VOCs吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种MOFs复合材料VOCs吸附剂及其制备方法，通过活化活性炭，增加活性炭表面的羧基含量提高对金属离子的吸附性，用其吸附金属离子，合成MOFs时将其加入混合溶液中，使得MOFs晶体附着于活性炭表面结晶，使得MOFs材料易于成型。本发明的有益效果是：相比于传统活性炭吸附剂，本发明合成的MOFs复合材料有更高的比表面积，吸附能力更强，对于吸附物质的选择性更高，此外，本发明将MOFs材料与碳复合，有效增加吸附剂稳定性，同时使得MOFs材料易于成型。

技术领域

本发明涉及挥发性有机废气处理相关技术领域，具体为一种MOFs复合材料VOCs吸附剂及其制备方法。

背景技术

有机废气VOCs，即挥发性有机化合物VOCs(volatile organic compounds)，根据世界卫生组织(WHO)的定义，VOCs是在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。在我国，通常是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。环保意义上特指那些活泼的挥发性有机物，即会参加大气光化学反应产生危害的那一类挥发性有机物，按其化学结构的不同，可以进一步分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。VOCs的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等，已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等。

VOCs的来源包括天然源和人为源，在城市里，VOCs的自然源主要是绿色植被，基本属于不可控源；而其人为源主要包括不完全燃烧行为、溶剂使用、工业过程、油品挥发和生物作用等。目前我国VOCs排放主要来自固定源燃烧、道路交通、溶剂产品使用和工业过程。在众多人为源中，工业源是主要的VOCs污染来源，具有排放集中、排放强度大、浓度高、组分复杂的特点。

VOCs室外主要来自室外工业气体，是指工业生产或者各种机械散发出来的气体，其范围较为广泛，包括工业生产过程中挥发出来的气体、汽车尾气、光化学烟雾等等。室内主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。

有机废气VOCs来源多种多样，其产生的方式及排放的方式也不尽相同，因此，有机废气VOCs的处理方法需要根据实际生产过程中的实际情况进行选择。目前有机废气VOCs的处理方法主要有冷凝回收法、液体吸收法、膜分离法、燃烧法、活性炭吸附法、低温离子液体法、生物处理法等方法以及多种工艺组合。

冷凝法是将废气降温至VOCs成份露点以下，使之凝结为液态后回收的方法。多适用于高浓度(VOCs浓度≥5000ppm)、单一组分有回收价值的VOCs处理，处理效率在50％～85％之间，当VOCs浓度≥1％时，回收率可达到90％。优点是效率高，可回收组分；缺点是成本高、耗能大。冷凝法常协同其他技术一起使用，如将吸附、洗涤等作为前处理步骤。

吸收法是废气和洗涤液接触使VOCs去除的方法，之后再用化学药剂将VOCs中和、氧化或反应掉。适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。VOCs去除率可达80％～90％。优点是可去除气态VOCs和颗粒物，传质效率高，对酸性气体可以高效去除；缺点是有后续废水处理问题，维护费用较高。

膜分离技术是利用人工合成膜，常用多孔玻璃态高分子材料形成分子筛膜，来回收挥发组分。适用于高浓度VOCs分离，回收效率可达90％～99％。优点是高效、精细化程度高、可回收组分，可集成其他技术；缺点是成本高、存在膜污染、膜的稳定性差，膜的通量小。