一种用于氮氧化物储存的吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于氮氧化物储存的吸附剂及其制备方法和应用，以聚二乙烯基苯（PDVB）为载体，所述聚二乙烯基苯上负载有TiO

An adsorbent for nitrogen oxide storage and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于氮氧化物储存的吸附剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种用于氮氧化物储存的吸附剂及其制备方法和应用，特别是涉及一种用于工业锅炉/炉窑烟气中的氮氧化物常温去除的吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
NOx(NO和NO2等)作为危害大气的污染物之一，是造成酸雨和光化学烟雾的重要原因，甚至会造成人的呼吸系统疾病，其控制方法一直备受关注。中国环境检测总站在2017年发布的环境年报中明确指出，2011-2015年间，工业源中氮氧化物的排放占据首位。而我国是世界最大钢铁生产国，钢铁烧结烟气NOx排放约占NOx总排量10％，因此，采取有效的措施减少NOx排放是目前环境保护领域中令人关注的课题。控制NOx的主要方法包括SCR、SNCR和吸附法。相较于其他需要在高温条件下进行的催化反应，吸附法可以在较低温度下对NOx进行分离和富集，以达到NOx脱除的目的。具有高吸附量的吸附剂是吸附NOx的关键所在。常见的吸附剂包括活性炭、沸石以及其他碱金属化合物等。有机聚合物具有高强度、高韧性等优点，是制备复合材料优良的载体。以有机聚合物为载体的NOx吸附剂还未见报道。CN108579368A公开了一种固相化学吸收技术净化氮氧化物的方法，将待处理的氮氧化物废气依次通过催化氧化固体催化剂和化学吸收固体试剂，得到净化后的废气。所用固体吸附剂为无机固体吸收剂和有机高分子树脂固体吸收剂的混合物，所述无机固体吸收剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钾或氢氧化钾，有机高分子树脂固体吸收剂可以为二乙烯苯聚合物。该专利通过催化和吸收相结合的方式去除氮氧化物，吸附剂主要是辅助去除催化氧化剩余的少量氮氧化物，且吸附剂主要通过用二乙烯苯聚合物吸附后与碱性物质发生化学反应的方式去除，单纯的二乙烯苯聚合物吸附量有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于氮氧化物储存的吸附剂，该吸附剂将TiO2负载在聚二乙烯基苯上，显著提高了氮氧化物吸附量。本专利技术用于氮氧化物储存的吸附剂，以聚二乙烯基苯(PDVB)为载体，所述聚二乙烯基苯上负载有TiO2。本专利技术将TiO2负载到有机聚二乙烯基苯载体上，不使用贵金属，经济高效。且从实验结果看，负载TiO2的聚二乙烯基苯对氮氧化物的吸附量明显提高。进一步的，上述吸附剂中，TiO2的粒径越小效果越好，优选的，TiO2为纳米TiO2。进一步的，上述吸附剂中，每ml二乙烯基苯单体聚合形成的聚二乙烯基苯上负载有0.04-0.2g的TiO2。本专利技术还提供了上述用于氮氧化物储存的吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将TiO2加入有机溶剂中，再加入引发剂超声混合均匀，然后加入二乙烯基苯单体在超声下进行聚合反应；(2)聚合反应后，将所得固体过滤、洗涤、干燥，得用于氮氧化物储存的吸附剂。进一步的，上述制备方法中，通过阳离子聚合法实现单体的聚合，在聚合的同时将TiO2进行负载，TiO2在聚合物上分散的更为均匀。聚合所用的引发剂为三氟化硼乙醚，引发剂的体积为二乙烯基苯单体体积的8-15％。进一步的，上述制备方法中，所述有机溶剂为正己烷，有机溶剂为反应提供环境，其用量可以根据需要进行调整。在本专利技术某些实施例中，有机溶剂与二乙烯基苯单体的体积比为30-50:1。进一步的，上述制备方法中，聚合反应温度为20-30℃，反应时间为20-30min，达到反应时间后，用无水乙醇停止反应。进一步的，上述制备方法中，二乙烯基苯单体通过碱性Al2O3淋洗柱过滤掉其中的阻聚剂再加入体系中，以保证聚合的正常进行。进一步的，本专利技术所用的TiO2可以直接从市场中购买，也可以自行制备。在本专利技术某一具体实施方式中，所述TiO2进行以下处理后再使用：取P25型TiO2，在450-500℃下煅烧3-4h，然后研磨成粉。本专利技术用于氮氧化物储存的吸附剂经试验验证在30-35℃的吸附温度下有很高的氮氧化物吸附量，可以用其对各种烟气中的氮氧化物进行吸附净化。针对该吸附剂的优异吸附性能，本专利技术还提供了一种工业锅炉或炉窑烟气中的氮氧化物的去除方法，该方法是：采用本专利技术用于氮氧化物储存的吸附剂吸收烟气中的氮氧化物，实现烟气中氮氧化物的去除。本专利技术吸附剂使用温度低，在30-35℃低温范围内即可实现对氮氧化物的脱除。本专利技术用于氮氧化物储存的吸附剂以有机物聚二乙烯基苯为载体，在其上负载TiO2。通过它们的协同配合，实现了对氮氧化物的高吸附量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术将有机物聚二乙烯基苯与非贵金属氧化物复配作为吸附剂，吸附剂氮氧化物吸附量大、制备方法简单、不含贵金属，大大降低了成本；2、本专利技术的吸附剂，在吸附温度30℃、进气流量200mL/min、NO500ppm、O25％的烟气条件下，氮氧化物的吸附量高达538.38μmolg-1左右。3、本专利技术的吸附剂具有较高的抗硫性和较好的抗水性能。在吸附温度30℃、进气流量200mL/min、NO500ppm、SO2300ppm、O25％的烟气条件下，氮氧化物的吸附量为459.15μmolg-1左右，多次循环后仍能保持较高的吸附活性；通入H2O后，氮氧化物的吸附量保持在338.22μmolg-1左右，吸附活性高于大多数单金属氧化物。附图说明图1是不同吸附剂的吸附量柱状图。图2是实施例2的吸附剂在30℃吸附温度下氮氧化物的穿透曲线图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行进一步说明，下述说明仅是示例性的，并不对其内容进行限定。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用的材料、试剂等均可从商业途径得到。实施例1金属氧化物CeO2的制备称取1.202gCe(NO3)3·6H2O于50mL去离子水中，充分搅拌，以(NH4)2CO3溶液作为沉淀剂，将其逐滴滴加到硝酸铈溶液中，调节pH为9，得到悬浊液；将该悬浊液磁力搅拌2h，沉淀老化1h，然后离心后洗涤至中性，110℃干燥12h后，于马弗炉500℃煅烧4h，研磨30min，得CeO2。金属氧化物ZrO2的制备称取1.198gZr(NO3)4·5H2O于50mL去离子水中，充分搅拌，以(NH4)2CO3溶液作为沉淀剂，将其逐滴滴加到硝酸锆溶液中，调节pH为4，得到悬浊液；将该悬浊液磁力搅拌2h，沉淀老化1h，然后离心后洗涤至中性，110℃干燥12h后，于马弗炉500℃煅烧4h，研磨30min，得ZrO2。金属氧化物Sm2O3的制备称取1.2gSm(NO3)3·6H2O于50mL去离子水中，充分搅拌，以C2H2O4·2H2O溶液作为沉淀剂，将其逐滴滴加到上述硝酸钐溶液中，调节pH为5，得到悬浊液；将该悬浊液磁力搅拌2h，沉淀老化1h，离心后洗涤至中性，110℃干燥12h后，于马弗炉500℃煅烧4h，研磨30min，即得Sm2O3。金属氧化物TiO2的处理称取实验室现有的P25型二氧化钛1.2g，放于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氮氧化物储存的吸附剂，其特征是：以聚二乙烯基苯为载体，所述聚二乙烯基苯上负载有TiO

【技术特征摘要】
1.一种用于氮氧化物储存的吸附剂，其特征是：以聚二乙烯基苯为载体，所述聚二乙烯基苯上负载有TiO2。


2.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征是：每ml二乙烯基苯单体聚合形成的聚二乙烯基苯上负载有0.04-0.2g的TiO2。


3.根据权利要求1或2所述的吸附剂，其特征是：所述TiO2为纳米TiO2。


4.一种权利要求1-3中任一项所述的用于氮氧化物储存的吸附剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）将TiO2加入有机溶剂中，再加入引发剂超声混合均匀，然后加入二乙烯基苯单体在超声下进行聚合反应；
（2）聚合反应后，将所得固体过滤、洗涤、干燥，得用于氮氧化物储存的吸附剂。


5.根据权利要求4所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小彪，林靖安，常化振，胡翔，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11