一種凈化含苯廢氣的吸附劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種凈化含苯廢氣吸附劑及其制備方法。本發(fā)明吸附劑以MIL-101為基體，含有0.1%～30%的助劑組分，助劑組分是含Cu、Ca、Ba和Mg物質(zhì)中一種或幾種物質(zhì)。本發(fā)明吸附劑克服了現(xiàn)有技術(shù)吸附劑吸附容量低，再生性差等缺陷，大大提高了吸附劑對苯的去除率。本發(fā)明吸附劑非常適用于含苯廢氣的凈化處理。
【專利說明】一種凈化含苯廢氣的吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑及其制備方法，特別是用于凈化含苯廢氣的負(fù)載型MIL-101吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]各種工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì)，特別是一些含苯廢氣，這些含苯廢氣的排放會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，對這類廢氣的治理方法主要有吸附法、燃燒法、洗滌法、催化氧化等，其中吸附法以其工藝簡單、操作方便、凈化效率高而應(yīng)用廣泛，其中采用的吸附劑主要為活性炭。另外，用于含苯的吸附劑一般需要負(fù)載其它金屬組分，以提高吸附速率和吸附容量。但是活性炭吸附劑大多吸附容量較低，而且不易再生，運(yùn)行費(fèi)用較聞。
[0003]作為金屬有機(jī)骨架材料之一的MIL-101是由金屬離子和有機(jī)配體相互橋聯(lián)形成的一種新型多孔材料，具有高比表面積、大孔容、結(jié)構(gòu)和功能可調(diào)等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而在吸附領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種凈化含苯廢氣的負(fù)載型MIL-101吸附劑及其制備方法，提高了含苯廢氣中苯的去除效率，本發(fā)明吸附劑可以適用于各種含苯廢氣的吸附凈化處理。
[0005]本發(fā)明凈化含苯廢氣吸附劑以MIL-101為基體，含有0.1%?30% (占MIL-101重量)的助劑組分，助劑組分是含Cu、Ca、Ba和Mg等物質(zhì)中一種或幾種物質(zhì)的鹽類。
[0006]本發(fā)明凈化含苯廢氣吸附劑的制備過程包括以下步驟:
[0007](I)制備 MIL-101 顆粒；
[0008](2)配制含助劑組分的浸潰溶液；
[0009](3)用浸潰溶液浸潰MIL-101基體0.01?60小時(shí)，浸潰時(shí)間優(yōu)選為0.1?20小時(shí)。需要負(fù)載多種添加組分時(shí)，可以采用共浸，也可以采用分浸方式；
[0010](4)進(jìn)行活化，得到改性負(fù)載型MIL-101吸附劑。
[0011]上述步驟(I)中所述的MIL-101顆粒先采用水熱法制備，金屬離子前驅(qū)體選用硝酸鉻或者氯化鉻，有機(jī)配體是對苯二甲酸或1，3，5-苯三甲酸或它們的混合，然后根據(jù)需要進(jìn)行成型。MIL-101的比表面積為1000?4000m2/g，孔徑大小為0.5?IOnm0 MIL-101的顆粒大小可以根據(jù)使用需要確定，一般可以是直徑2?5mm球型、條形、三葉草型等，條形或三葉草形顆粒的長度一般為2?10mm。
[0012]上述步驟(2)中所述的浸潰溶液可以根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)知識配制，選擇所需助劑組分的化合物，配制濃度適宜的水溶液。需要負(fù)載多種組分時(shí)，可以分別配制浸潰溶液進(jìn)行分浸，也可以配制混合溶液進(jìn)行共浸，優(yōu)選共浸。溶液的濃度一般為重量濃度為0.5%?30%。溶質(zhì)一般選擇鹽類[0013]步驟(4)所述的活化采用常規(guī)操作方式，包括干燥和焙燒，干燥一般在常溫~150°C下進(jìn)行I~60小時(shí)，焙燒一般在180~400°C、優(yōu)選200~300°C惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行0.5~30小時(shí)、優(yōu)選I~10小時(shí)。
[0014]本發(fā)明方法采用MIL-101作為吸附材料，提高了含苯廢氣中苯的去除效果?？赡艿脑蚴?MIL-1Ol是具有很高比表面積的多孔性物質(zhì)，同時(shí)也是吸附能力較強(qiáng)的物質(zhì)，其孔道絕大部分是為微孔，具有強(qiáng)烈的吸附作用，而少量的大孔主要起大孔和中孔、微孔的橋梁作用，使吸附質(zhì)能迅速進(jìn)入中微孔。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明吸附劑用于含苯廢氣凈化處理時(shí)，具有較快的吸附速率、較高的吸附容量和良好的再生性能。【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]制取MIL-101
[0017]采用水熱合成法，由金屬鹽(例如Cr(NO3)2等)，有機(jī)配體(例如均苯三甲酸)，在水作為溶劑的條件下混合均勻，在220°C下反應(yīng),即得到產(chǎn)物MIL-101，將所得產(chǎn)品于75°C下烘干24小時(shí)，除去空穴中的有機(jī)溶劑。
[0018]將濃度為2% (質(zhì)量濃度)的Na2SiO3溶液混入粉狀MIL-101中，Na2SiO3溶液的體積比與MIL-101炭粉的體積比為1:1，擠壓成型，在300°C用水蒸氣進(jìn)行活化處理5小時(shí)。
[0019]5%濃度(質(zhì)量濃度)的Cu(NO3)2溶液在上述制備的MIL-101顆粒中浸泡30min，混合溶液與MIL-101顆粒的體積比為1:1。然后在110°C下烘干，再在200°C氮?dú)鈿夥障禄罨?小時(shí)，制備吸附劑。
[0020]將300mg/m3的含苯廢氣通入由上述方法制備的吸附劑，在常溫、空速為lOOOh—1條件下，苯的去除效果如表1。
[0021]實(shí)施例2
[0022]MIL-101基體制備如實(shí)例I
[0023]5%濃度(質(zhì)量濃度)的CaCl2溶液在上述制備的MIL-101顆粒中浸泡1200min，混合溶液與MIL-101顆粒的體積比為1:1。然后在130°C下烘干，再在300°C氮?dú)鈿夥障禄罨?0小時(shí)，制備一系列吸附劑。
[0024]將300mg/m3的含苯廢氣通入由上述方法制備的吸附劑，在常溫、空速為ΙΟΟΟh-1條件下，苯的去除效果如表1。
[0025]實(shí)施例3
[0026]MIL-101基體制備如實(shí)例I
[0027]5%濃度(質(zhì)量濃度)的Mg (NO3) 2溶液在上述制備的MIL-101顆粒中浸泡80min，混合溶液與MIL-101顆粒的體積比為1:1。然后在150°C下烘干，再在300°C氮?dú)鈿夥障禄罨?小時(shí)，制備一系列吸附劑。
[0028]將300mg/m3的含苯廢氣通入由上述方法制備的吸附劑，在常溫、空速為lOOOh—1條件下，苯的去除效果如表1。
[0029]實(shí)施例4
[0030]MIL-101基體制備如實(shí)例I
[0031]5%濃度(質(zhì)量濃度)的BaCl2溶液在上述制備的MIL-101顆粒中浸泡500min，混合溶液與MIL-101顆粒的體積比為1:1。然后在100°C下烘干，再在200°C氮?dú)鈿夥障禄罨?0小時(shí)，制備一系列吸附劑。
[0032]將300mg/m3的含苯廢氣通入由上述方法制備的吸附劑，在常溫、空速為lOOOh—1條件下，苯的去除效果如表1。
[0033]實(shí)施例5
[0034]5%濃度(質(zhì)量濃度)的Cu (NO3) 2溶液在活性炭顆粒中浸泡30min，混合溶液與活性炭顆粒的體積比為1:1。然后在110°C下烘干，再在200°C氮?dú)鈿夥障禄罨?小時(shí)，制備吸附劑。
[0035]將300mg/m3的含苯廢氣通入由上述方法制備的吸附劑，在常溫、空速為lOOOh—1條件下，苯的去除效果如表1。
[0036]表1
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種凈化含苯廢氣的吸附劑，以MIL-1Ol為基體，含有0.1?30%的助劑組分(以MIL-101重量計(jì))，助劑組分是含Cu、Ca、Ba和Mg物質(zhì)中一種或幾種物質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所述的吸附劑，其特征在于所述的基體是金屬有機(jī)骨架MIL-101。
3.按照權(quán)利要求2所述的吸附劑，其特征在于所述的助劑組分為含Cu、Ca、Ba和Mg物質(zhì)中一種或幾種，含量以MIL-101重量計(jì)為0.1?30%。
4.按照權(quán)利要求1所述的吸附劑，其特征在于所述的助劑是所選元素的鹽。
5.一種權(quán)利要求1?4所述任一吸附劑的制備方法，包括以下步驟: (1)制備MIL-101顆粒； (2)配制含助劑組分的浸潰溶液； (3)用浸潰溶液浸潰MIL-101顆粒0.01?60小時(shí)； (4)進(jìn)行活化，得到改性負(fù)載型MIL-101吸附劑。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在步驟(I)所述MIL-101，采用水熱法制備，金屬離子前驅(qū)體選用硝酸鉻或者氯化鉻，有機(jī)配體是對苯二甲酸或者1，3，5-苯三甲酸或者它們的混合。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在步驟(I)所述MIL-101，其比表面積為1000?4000m2/g，孔徑大小為0.5?IOnm0
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的浸潰時(shí)間為0.1?20小時(shí)。
9.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(4)所述的活化包括干燥和焙燒，干燥在常溫?150°C下進(jìn)行I?50小時(shí)，焙燒一般在180?300°C惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行0.5?30小時(shí)。
10.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(2)所述浸潰溶液的重量濃度為.0.5%?40%，溶質(zhì)選擇鹽類。
【文檔編號】B01J20/22GK103721682SQ201310689260
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】銀鳳翔, 李國儒, 陳標(biāo)華 申請人:北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院