一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种用于吸附正己烷的改性HKUST‑1抗硫吸附剂的制备方法及其应用。该吸附剂的制备方法为：按照比例配含有二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水的混合溶液，加入一定比例的Cu(NO

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用
本专利技术属于有机废气吸附分离
，具体涉及一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用。
技术介绍
在过去几十年里，随着我国石化、医药、印染、喷漆以及制革等工业经济的快速发展，在带来巨大经济利益的同时，也排出了大量有机废气，即挥发性有机物（VOC），对环境、人们的生活和身体健康带来了严重的危害，因此，VOC废气治理迫在眉睫。吸附法是一种有发展前景的治理技术，因为它能够在减排的同时实现废气组分的回收利用。烷烃是VOC废气中常见的组分，正己烷是一个典型代表，具有良好的黏性，常作为制药、制鞋、皮革等各类行业的有机溶剂，另外可作为萃取溶剂和制造聚合物的原料，将正己烷从废气中吸附分离进行回收具有一定的环境和经济效益，吸附剂的制备是一个关键技术。近十几年来，金属-有机骨架(MOFs)由于其巨大的比表面积和异常发达的孔结构在气体吸附分离和储存领域表现出优异的性能。HKUST-1是一种以均苯三甲酸和硝酸铜为原料采用溶剂热方法合成的典型的MOFs材料，具有多重吸附位点，其气体吸附性能高于活性炭和分子筛等传统吸附剂。HKUST-1是典型的微孔材料，根据孔径尺寸的匹配，对正己烷等小分子VOC气体具有较高的吸附量（0.65cm3/g以上），对大分子气体的吸附量较小，因此HKUST-1在吸附分离正己烷方面具有其他吸附剂无法比拟的优势。医药和养殖等行业产生的含正己烷VOC废气中也常伴随着SO2气体，与正己烷相比，SO2的极性更强，偶极距更大，因而更容易吸附在HKUST-1中Cu2+等极性或碱性吸附位点上，形成难以脱附的亚硫酸盐或者硫酸盐，导致吸附剂发生中毒而失活。调研发现，在CO2吸附领域，常用有机胺修饰的方法将氨基官能团引入多孔材料的表面，增加材料表面的碱性吸附位点，提高其CO2吸附量和选择性。CN201510674326.7公开了一种胺修饰的纤维膜状吸附材料及其制备方法。本专利技术以聚丙烯腈粉末为基质,采用固相接枝聚合和胺化反应制备液体基质,然后经过静电纺丝制得新型纤维膜状吸附材料。该制备方法简单、胺化效率高,并能够节约大量溶胀剂和胺化试剂,吸附材料具有高亲水性表面,能够应用于平板膜滤组件中,当水通过纤维膜时,表面基团可高效的吸附去除水中多种重金属离子,且吸附饱和后的纤维膜经过脱附再生后可重复使用。CN201610409244.4公开了一种秸秆基固态胺二氧化硫吸附剂及其制备和使用方法,包括以下内容：采用克拉克甲基化反应对聚乙烯胺进行改性，将其加入至甲醇溶液中溶解得到混合溶液；秸秆经洗涤、烘干、粉碎后加入到混合溶液中浸渍,干燥后即可制得到用于SO2吸附的秸秆基固态胺。在使用吸附剂时,用水浸湿对SO2气体吸附操作。在N2气流和90～120℃下对吸附剂进行加热再生。本专利技术稻草秸秆的应用开辟了一个全新途径,同时将固态胺吸附剂应用到二氧化硫的处理过程,提高了秸秆价值,也为吸附净化SO2气体提供了一种新的吸附剂,丰富了SO2吸附剂的类型。
技术实现思路
针对HKUST-1在吸附分离正己烷废气过程中其活性吸附位点Cu2+优先与SO2反应而发生吸附剂中毒失活的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用，通过胺修饰将氨基引入HKUST-1的表面，材料表面的氨基优先与SO2反应，达到保护吸附位点Cu2+的目的，从而避免吸附剂中毒失活，提高吸附剂的抗硫性能和稳定性。为解决现有技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按照体积比为1:1:1混合的配成混合溶液A，将Cu(NO3)2·3H2O和均苯三甲酸H3BTC按照质量比为2：1混合后加入混合溶液A，加入有机胺，磁力搅拌5-10min使混合物完全溶解，得到吸附剂的前驱体溶液；步骤2，将步骤1中的前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，将反应釜加盖密封后转移到干燥箱中，在85℃下溶剂热反应20h后冷却降温，用DMF与乙醇的混合溶液对产物进行反复洗涤、离心，得到蓝色固体沉淀；步骤3，将步骤2得到的蓝色固体沉淀转移至烘箱中在100℃下进行干燥处理，然后转移至真空烘箱中在120℃下真空干燥活化，得到的蓝色产物即为胺修饰HKUST-1吸附剂；其中，有机胺和HKUST-1的摩尔比为1-3:20。作为改进的是，将步骤2中溶剂热反应20h后得到的产物用DMF和乙醇的混合溶液进行洗涤、离心3-5次。作为改进的是，步骤1中所述有机胺为N，N-二甲基乙二胺。作为改进的是，步骤3中对蓝色固体沉淀进行真空干燥时，为深度脱除HKUST-1内部的配位水和结合水，每隔2h对干燥箱进行抽真空处理，重复操作5-6次。上述改性HKUST-1抗硫吸附剂在处理挥发性有机物上应用。有益效果：与现有技术相比，本专利技术一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法及其应用，采用有机胺修饰的方法将氨基官能团引入HKUST-1的表面，保护吸附位点Cu2+，提高吸附剂的抗硫性能和稳定性。附图说明图1为HKUST-1及胺改性HKUST-1吸附剂的SEM形貌图，其中，A1、A2分别为含SO2气体处理前后的HKUST-1;B1、B2为含SO2气体处理前后的有机胺EDA改性HKUST-1;C1、C2分别为水含SO2气体处理前后的有机胺mmen改性HKUST-1。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法,包括以下步骤：（1）按照1:1:1的体积比将二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇和去离子水配成混合溶液，将Cu(NO3)2·3H2O和H3BTC按照2：1的质量比加入溶液，加入有机胺N，N-二甲基乙二胺（mmen），有机胺和HKUST-1的摩尔比为1:20，磁力搅拌5-10min使混合物完全溶解，得到吸附剂的前驱体溶液。（2）将步骤（1）中的前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，将反应釜加盖密封后转移到干燥箱中，在85℃下溶剂热反应20h后冷却降温，用DMF和乙醇溶剂对产物进行反复洗涤、离心3-5次，得到蓝色固体沉淀。（3）将步骤（2）得到的蓝色固体沉淀转移至烘箱中在100℃下进行干燥处理，然后转移至真空烘箱中在120℃下真空干燥活化，为深度脱除HKUST-1内部的配位水和结合水，每隔2h对干燥箱进行抽真空处理，重复操作5-6次后得到的蓝色产物标记为mmen0.05@HKUST-1。实施例2一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法,包括以下步骤：（1）按照1:1:1的体积比将二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇和去离子水配成混合溶液，将Cu(NO3)2·3H2O和H3BTC按照2：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按照体积比为1:1:1混合的配成混合溶液A，将Cu(NO

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附正己烷的改性HKUST-1抗硫吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将二甲基甲酰胺、乙醇和去离子水按照体积比为1:1:1混合的配成混合溶液A，将Cu(NO3)2·3H2O和均苯三甲酸H3BTC按照质量比为2：1混合后加入混合溶液A，加入有机胺，磁力搅拌5-10min使混合物完全溶解，得到吸附剂的前驱体溶液；
步骤2，将步骤1中的前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，将反应釜加盖密封后转移到干燥箱中，在85℃下溶剂热反应20h后冷却降温，用DMF与乙醇的混合溶液对产物进行反复洗涤、离心，得到蓝色固体沉淀；
步骤3，将步骤2得到的蓝色固体沉淀转移至烘箱中在100℃下进行干燥处理，然后转移至真空烘箱中在120℃下真空干燥活化，得到的蓝色产物即为胺修饰HKUST-1吸附剂；其中，有机胺和HKUS...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋夫交，许琦，岳仁亮，吴傲立，齐丛亮，严金龙，杨百忍，刘阳庆，曹燕，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32