本發(fā)明涉及吸附劑領(lǐng)域，特別涉及一種多孔陶瓷基負(fù)載型吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

SF₆氣體絕緣電器設(shè)備具有占地面積少、電磁污染小、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，在城市電網(wǎng)中被大量使用，但其內(nèi)部不可避免地存在著微量水，通常為20～200ppm，存在的微量水可形成絕緣缺陷并在局部放電時(shí)進(jìn)一步劣化，由此形成設(shè)備安全隱患。故為保障SF₆電氣設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行，在設(shè)備氣室中通常放置了一定量的吸附劑，如4A型、5A型、13X型、KDHF-03等分子篩和中性氧化鋁等。這些常用的吸附劑一般為3～5毫米的球狀，這是因?yàn)槲絼┓勰┰辖?jīng)過成型或負(fù)載固定后成為一定形狀和尺寸，才能避免粉體流失和回收困難等缺陷。

然而，在常見的吸附劑擠壓成型過程中會(huì)存在以下兩方面問題：1、在壓片過程中隨著外部壓力的增加，由應(yīng)力產(chǎn)生的塑形變形使得粉體中顆粒間的空隙逐漸減少，粉末吸附劑產(chǎn)生彈性變形和相對(duì)位移，使得吸附劑分子的擴(kuò)散阻力增加；2、在成型過程中采用的粘結(jié)劑雖然可以提高吸附劑的強(qiáng)度，但也將覆蓋部分吸附位點(diǎn)，造成部分孔道堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致吸附容量的損失。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于吸附劑飽和造成水分超標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生，威脅到設(shè)備的安全。因此需要開發(fā)合適的吸附劑粉體成型方法，保證成型的吸附劑可高效、安全、長(zhǎng)期地使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種多孔陶瓷基負(fù)載型吸附劑及其制備方法，本發(fā)明公開的吸附劑具有吸附容量高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明公開了一種多孔陶瓷基負(fù)載型吸附劑，其特征在于，包括：多孔陶瓷基體、胺改性劑、介孔分子篩和分散劑；

所述吸附劑為成型吸附劑。

作為優(yōu)選，所述成型吸附劑為蜂窩塊狀成型吸附劑。

作為優(yōu)選，所述多孔陶瓷基體為氣孔率在20％以上的蜂窩陶瓷或泡沫陶瓷；

所述的多孔陶瓷基體為高硅質(zhì)硅酸鹽陶瓷、鋁硅酸鹽陶瓷、硅藻土陶瓷中的任意一種。

氣孔率高、比表面積大、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度良好、具備三維空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷材料作為成型吸附劑的基體不僅有利于吸附劑包覆層的均勻分散，也可以實(shí)現(xiàn)吸附劑的固定化，達(dá)到循環(huán)利用的目的。此外，經(jīng)過預(yù)處理后的多孔陶瓷基體表面達(dá)到一定的潔凈程度，也促進(jìn)了基體材料與吸附劑包覆層之間的結(jié)合，避免了包覆層的掉落。

作為優(yōu)選，所述的胺改性劑為富含氨基的有機(jī)胺，具體為四乙烯五胺、五乙烯六胺、多乙烯多胺和聚乙烯亞胺中的一種或幾種。所述的胺改性劑中含有的豐富的氨基，為成型吸附劑提供了主要的親水性基團(tuán)。此外，有機(jī)胺也將作為粘結(jié)劑增加有機(jī)胺與陶瓷基體之間的作用力，從而提高包覆層的附著力。

室溫下的胺類由于分子內(nèi)和分子間作用力趨向分子內(nèi)部團(tuán)聚，粘稠不易流動(dòng)，這對(duì)吸附質(zhì)分子在其結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散形成了極大的阻力。胺改性劑的添加量越大，吸附位點(diǎn)的有效利用率越低。故本發(fā)明采用介孔載體與分散劑的雙重效應(yīng)改善胺改性劑的分散狀態(tài)。

作為優(yōu)選，所述的介孔分子篩的比表面積為500～1000m²/g，為MCM-41、SBA-15和HMS中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述的分散劑為乙二醇和聚乙二醇中的一種或兩種。

選用介孔分子篩作為胺改性劑的載體可產(chǎn)生兩個(gè)有益效果：(1)介孔分子篩比表面積大，孔道豐富，對(duì)水分子具有一定的管道富集效應(yīng)，產(chǎn)生協(xié)同吸附作用。(2)介孔分子篩獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)也為胺改性劑提供了充分的限域空間，促使胺改性劑形成高度空間分散的狀態(tài)，從而暴露出更多的親水基團(tuán)，提高吸附劑的吸水容量。

本發(fā)明公開了所述多孔陶瓷基負(fù)載型吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)多孔陶瓷基體預(yù)處理：用去離子水將多孔陶瓷模塊清洗干凈后置于甲醇溶液中超聲3～30min，再置于去離子水中超聲3～10min，最后置于60～80℃真空干燥箱中烘干備用；

(2)制備漿料：在室溫條件下，將介孔分子篩、胺改性劑、分散劑、醇溶液按照150:(60～150):(50～150):(150～300)的質(zhì)量比例攪拌混合制成漿料備用；

(3)浸漿：將預(yù)處理過的多孔陶瓷基體浸沒在步驟(2)制備的漿料中5～10min，將所述多孔陶瓷基體取出，待漿料不再滴下后將多孔陶瓷模塊置于50～80℃烘箱中干燥處理10～30min，再取出進(jìn)行下一次浸漿處理。上述浸漿過程反復(fù)進(jìn)行2～4次，最終在多孔陶瓷表面負(fù)載上均勻的包覆層。

作為優(yōu)選，步驟(2)中所述的醇溶液為甲醇或乙醇。

對(duì)本發(fā)明制備的吸附劑用國(guó)標(biāo)法GB6287-86(分子篩靜態(tài)水吸附測(cè)定方法)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示本發(fā)明制備的吸附劑的吸附容量高。且本發(fā)明公開的制備方法簡(jiǎn)單易行，利于推廣應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種多孔陶瓷基負(fù)載型吸附劑及其制備方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。

下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例中使用到的材料和試劑均為自制或市售來源。

實(shí)施例中使用的陶瓷模塊購(gòu)自萍鄉(xiāng)恒昌化工新材料有限公司。

實(shí)施例1

用去離子水將中空板式高硅質(zhì)硅酸鹽陶瓷基體清洗干凈后置于甲醇溶液中超聲5min，再置于去離子水中超聲5min，最后置于60℃真空干燥箱中烘干。在室溫條件下，將SBA-15、多乙烯多胺、聚乙二醇、甲醇按照150:100:80:200的質(zhì)量比例攪拌混合制成漿液備用。將預(yù)處理過的陶瓷基體浸沒在漿液中10min，將多孔陶瓷基體取出，待漿液不再滴下后將陶瓷模塊置于60℃烘箱中干燥處理15min，再取出進(jìn)行下一次浸漿處理。反復(fù)浸漿3次，最終在陶瓷表面負(fù)載上均勻的包覆層。

試驗(yàn)方法參考國(guó)標(biāo)GB6287-86(分子篩靜態(tài)水吸附測(cè)定方法)，將上述制備的成型吸附劑模塊(記作m0，此處m0＝75.6g)置于盛有過飽和氯化鈉水溶液的干燥皿內(nèi)(干燥皿下層預(yù)先鋪好變色硅膠)，在室溫下吸附水氣，多次稱量吸附劑顆粒模塊的質(zhì)量，直至前后兩次稱量質(zhì)量變化小于0.1％(視為吸附飽和，此時(shí)質(zhì)量記作m，此處m＝91.7)，按照式(1)計(jì)算其吸水容量為21.3％。

$\mathrm{\ξ}=\frac{m-m_0}{m_0}\×100\%---\left(1\right)$

實(shí)施例2

用去離子水將中空板式鋁硅酸鹽陶瓷基體清洗干凈后置于甲醇溶液中超聲3min，再置于去離子水中超聲3min，最后置于60℃真空干燥箱中烘干。在室溫條件下，將MCM-41、四乙烯五胺、乙二醇、甲醇按照150:60:80:150的比例攪拌混合制成漿液備用。將預(yù)處理過的陶瓷基體浸沒在漿液中8min，將多孔陶瓷基體取出，待漿液不再滴下后將陶瓷模塊置于60℃烘箱中干燥處理10min，再取出進(jìn)行下一次浸漿處理。反復(fù)浸漿4次，最終在陶瓷表面負(fù)載上均勻的包覆層。

試驗(yàn)方法同實(shí)施例1，測(cè)試得實(shí)施例2制備的吸附劑的吸水容量為16.8％。

實(shí)施例3

用去離子水將中空板式硅藻土陶瓷基體清洗干凈后置于甲醇溶液中超聲30min，再置于去離子水中超聲10min，最后置于80℃真空干燥箱中烘干。在室溫條件下，將HMS、聚乙烯亞胺、聚乙二醇、甲醇按照150:150:150:300的比例攪拌混合制成漿液備用。將預(yù)處理過的陶瓷基體浸沒在漿液中10min，將多孔陶瓷基體取出，待漿液不再滴下后將陶瓷模塊置于60℃烘箱中干燥處理10min，再取出進(jìn)行下一次浸漿處理。反復(fù)浸漿3次，最終在陶瓷表面負(fù)載上均勻的包覆層。

試驗(yàn)方法同實(shí)施例1，測(cè)試得實(shí)施例3制備的吸附劑的吸水容量為26.2％。

實(shí)施例4

用去離子水將中空板式高硅質(zhì)硅酸鹽陶瓷基體清洗干凈后置于甲醇溶液中超聲5min，再置于去離子水中超聲8min，最后置于70℃真空干燥箱中烘干。在室溫條件下，將SBA-15、五乙烯六胺、聚乙二醇、乙醇按照150:125:50:250的比例攪拌混合制成漿液備用。將預(yù)處理過的陶瓷基體浸沒在漿液中5min，將多孔陶瓷基體取出，待漿液不再滴下后將陶瓷模塊置于60℃烘箱中干燥處理15min，再取出進(jìn)行下一次浸漿處理。反復(fù)浸漿2次，最終在陶瓷表面負(fù)載上均勻的包覆層。

實(shí)驗(yàn)中測(cè)試得其吸水容量為18.9％。

對(duì)比例

采用實(shí)施例的測(cè)試方法測(cè)試得現(xiàn)有吸附劑KDHF-03顆粒分子篩(3～5mm)的吸水容量為8.7％，實(shí)施例1至4制備的吸附劑的吸水容量均大于現(xiàn)有吸附劑的吸水容器，具有顯著性差異(P<0.05)。說明本發(fā)明公開的吸附劑的吸附容量高。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。