含有MOFs吸附剂的气体钢瓶制造技术

本发明专利技术涉及一种含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，主要解决现有技术中高压储气钢瓶制作成本高、有毒气体易泄露的问题。本发明专利技术通过采用一种含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，包括钢瓶、瓶帽、截流阀、出气装置和吸附剂，所述截流阀是控制气体出入存储容器的装置，所述出气装置接口管含有锥形的内螺纹，用来连接压力表，显示容器中气体压力，所述吸附剂为金属有机骨架材料；所述的金属有机骨架材料是由金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的三维骨架晶体材料，以及通过在有机配体骨架上添加‑NH2、‑OH官能团合成MOFs选择性吸附材料的技术方案较好地解决了上述问题，可用于有毒气体储存中。

【技术实现步骤摘要】
含有MOFs吸附剂的气体钢瓶
本专利技术涉及一种含有MOFs吸附剂的气体钢瓶。
技术介绍
高纯有毒气体是微电子工业重要的原材料，能否对有毒气体进行合理存储和使用关系着人们的生命健康。目前，常用的存储有毒气体的装置是高压气体钢瓶，即将有毒气体压缩到无缝耐高压气瓶中储存和使用。但剧烈的压力(～10MPa)存在很大安全隐患，如气体泄漏甚至爆炸。虽然，现有技术中，有对高压气瓶进行改进的报道，如在钢瓶外层缠绕玻璃纤维和环氧树脂的混合物或在内胆外表面缠绕碳纤维树脂形成保护层壳，来增加高压气瓶的安全性，但并不能从根本上解决问题。此外，耐高压气瓶的制作工艺流程复杂、投入成本高。而吸附式存储气体钢瓶是在钢瓶内填装高比表面积的气体专用吸附剂，利用其巨大的比表面积和丰富的孔结构，在常温、较低压(＜5MPa)下即可达到高压气体钢瓶的储气量，更加安全可靠。另外，吸附式存储不需要使用耐高压钢瓶，降低了钢瓶制作难度和投入成本。吸附剂的气体存储性能是吸附式存储气体钢瓶的关键。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的多孔骨架材料，相对于活性炭、分子筛等传统吸附材料，具有巨大的比表面积(2000-10000m2/g)和很高的孔隙率，在有毒气体吸附过滤及存储领域具有大优势。因此，将具有高比表面积的MOFs吸附材料填装在气体钢瓶中，以安全可靠的方式存储高纯有毒气体，使人体免于有毒气体的危害，是非常有价值的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中高压储气钢瓶制作成本高、有毒气体易泄露的问题，提供一种新的含有MOFs吸附剂的气体钢瓶。该气体钢瓶具有钢瓶制作工艺简单、安全性较好的优点。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，包括钢瓶、瓶帽、截流阀、出气装置和吸附剂，所述截流阀是控制气体出入存储容器的装置，所述出气装置接口管含有锥形的内螺纹，用来连接压力表，显示容器中气体压力，所述吸附剂为金属有机骨架材料；所述的金属有机骨架材料是由金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的三维骨架晶体材料，以及通过在有机配体骨架上添加-NH2、-OH官能团合成MOFs选择性吸附材料。上述技术方案中，优选地，所述钢瓶帽是钢瓶截流阀的保护装置，它可以避免气瓶在搬运过程中碰撞、损坏截流阀，保护出气口螺纹不被损坏。上述技术方案中，优选地，所述存储有毒气体种类包括一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氯化氢(HCl)、磷化氢(PH3)、砷化氢(AsH3)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、氯气(Cl2)、光气(COCl2)、氰化氢(HCN)、芥子气(S(CH2CH3Cl)2)。上述技术方案中，优选地，所述吸附剂的装填体积与气体钢瓶体积之比为0.1-1:1。上述技术方案中，更优选地，所述吸附剂的装填体积与气体钢瓶体积之比为0.6-1:1。上述技术方案中，优选地，所述吸附式气体钢瓶内气体压力范围为0.1-5MPa。上述技术方案中，优选地，所述金属有机骨架材料的比表面为2000-10000m2/g。上述技术方案中，优选地，所述吸附式存储有毒气体钢瓶，在实际使用过程中，出气装置接口管连接压力表，显示容器中气体压力，当容器中压力大于外界压力时，说明钢瓶内存储的气体可以使用，通过调节钢瓶截流阀选择性的打开或关闭与钢瓶内气体的连通，钢瓶内的有毒气体被吸附存储在MOFs吸附剂的孔道内，打开截流阀，在压力作用下，有毒气体从MOFs吸附剂上脱附，供使用者使用，关闭截流阀，气体继续被封存在MOFs吸附剂中。现有技术中存储有毒气体的装置一般是无缝高压气体钢瓶，制作成本高，而且在气体运输可能会由于剧烈的压力产生气体泄漏甚至爆炸，存在很大安全隐患。本专利技术在较低压力下储存压缩气瓶相当或更多的有毒气体，安全可靠，钢瓶制作工艺简单，投入成本低。本专利技术提供的含有MOFs吸附剂的气体钢瓶可利用钢瓶内吸附剂的高比表面积和丰富的孔结构，在常温、较低压下即可达到或超于高压气体钢瓶的储气量，更加安全可靠，钢瓶制作难度和投入成本低，取得了较好的技术效果。附图说明图1本专利技术提出的含有MOFs吸附剂的气体钢瓶结构示意图；图1中，4、钢瓶，5、瓶帽，6、截流阀，7、出气装置，21、MOFs吸附剂。下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述，但不仅限于以下实施例。具体实施方式实施例1一种含有金属有机骨架吸附剂的吸附式存储有毒气体钢瓶，如图1所示，由钢瓶4、瓶帽5、截流阀7、出气装置7和吸附剂21组成。钢瓶帽5是钢瓶截流阀6的保护装置，它可以避免气瓶在搬运过程中碰撞、损坏截流阀，保护出气口螺纹不被损坏。截流阀6是控制气体出入存储容器的装置。出气装置7接口管含有锥形的内螺纹，用来连接压力表，显示容器中气体压力。吸附剂21是指高比表面积的金属有机骨架材料。在实际使用过程中，出气装置7接口管连接压力表，显示容器中气体压力。当容器中压力大于外界压力时，说明钢瓶内存储的气体可以使用。通过调节钢瓶截6流阀选择性的打开或关闭与钢瓶内气体的连通，钢瓶内的有毒气体被吸附存储在MOFs吸附剂21的孔道内。打开截流阀6，在压力作用下，有毒气体从MOFs吸附剂21上脱附，供使用者使用。关闭截流阀6，气体继续被封存在MOFs吸附剂21中。利用高比表面积的MOFs吸附剂21，在较低压力下可以储存与压缩气瓶相当或更多的有毒气体，更加安全可靠。吸附式存储的有毒气体种类包括一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氯化氢(HCl)、磷化氢(PH3)、砷化氢(AsH3)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、氯气(Cl2)、光气(COCl2)、氰化氢(HCN)、芥子气(S(CH2CH3Cl)2)等。吸附剂装填体积与气体钢瓶体积比为0.4:1，MOFs吸附剂的比表面积为5000m2/g。本专利技术提供的吸附式存储有毒气体钢瓶，钢瓶内金属有机骨架吸附剂可根据需要存储有毒气体种类及实际要求选择MOFs材料种类，以使钢瓶对该类有毒气体具有最佳存储性能；钢瓶厚度及具体制作材料可根据实际要求进行调整及选取。实施例2一种含有金属有机骨架吸附剂的吸附式存储有毒气体钢瓶，如图1所示，由钢瓶4、瓶帽5、截流阀7、出气装置7和吸附剂21组成。钢瓶帽5是钢瓶截流阀6的保护装置，它可以避免气瓶在搬运过程中碰撞、损坏截流阀，保护出气口螺纹不被损坏。截流阀6是控制气体出入存储容器的装置。出气装置7接口管含有锥形的内螺纹，用来连接压力表，显示容器中气体压力。吸附剂21是指高比表面积的金属有机骨架材料。在实际使用过程中，出气装置7接口管连接压力表，显示容器中气体压力。当容器中压力大于外界压力时，说明钢瓶内存储的气体可以使用。通过调节钢瓶截6流阀选择性的打开或关闭与钢瓶内气体的连通，钢瓶内的有毒气体被吸附存储在MOFs吸附剂21的孔道内。打开截流阀6，在压力作用下，有毒气体从MOFs吸附剂21上脱附，供使用者使用。关闭截流阀6，气体继续被封存在MOFs吸附剂21中。利用高比表面积的MOFs吸附剂21，在较低压力下可以储存与压缩气瓶相当或更多的有毒气体，更加安全可靠。吸附式存储的有毒气体种类包括一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氯化氢(HCl)、磷化氢(PH3)、砷化氢(AsH3)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、氯气(Cl2)、光气(COCl2)、氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，包括钢瓶、瓶帽、截流阀、出气装置和吸附剂，所述截流阀是控制气体出入存储容器的装置，所述出气装置接口管含有锥形的内螺纹，用来连接压力表，显示容器中气体压力，所述吸附剂为金属有机骨架材料；所述的金属有机骨架材料是由金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的三维骨架晶体材料，以及通过在有机配体骨架上添加‑NH2、‑OH官能团合成MOFs选择性吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，包括钢瓶、瓶帽、截流阀、出气装置和吸附剂，所述截流阀是控制气体出入存储容器的装置，所述出气装置接口管含有锥形的内螺纹，用来连接压力表，显示容器中气体压力，所述吸附剂为金属有机骨架材料；所述的金属有机骨架材料是由金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的三维骨架晶体材料，以及通过在有机配体骨架上添加-NH2、-OH官能团合成MOFs选择性吸附材料。2.根据权利要求1所述含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，其特征在于所述钢瓶帽是钢瓶截流阀的保护装置，它可以避免气瓶在搬运过程中碰撞、损坏截流阀，保护出气口螺纹不被损坏。3.根据权利要求1所述含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，其特征在于所述存储有毒气体种类包括一氧化碳、硫化氢、氯化氢、磷化氢、砷化氢、氮氧化物、硫氧化物、氯气、光气、氰化氢、芥子气。4.根据权利要求1所述含有MOFs吸附剂的气体钢瓶，其特征在于所述吸附剂的装填体积与气体钢瓶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹，林雨，张红星，孙晓英，肖安山，邹兵，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37