一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种吸附剂的制备方法，尤其涉及一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法及其应用。该方法包括如下步骤：(1)将Si、Fe、Ca、Al、Mg、Mn、Ti、Ni、K、Na、B或Li中的一种的氧化物或多种的氧化物混合物在水中按比例混合均匀后，调节pH至固体析出，静置，水洗，浸泡，干燥后即得初产品；(2)将改性剂和有机溶剂配置成改性液；(3)将步骤(1)中所得干燥后的初产品和步骤(2)中所得改性液混合后进行改性，随后干燥处理，即得所述吸附剂。该方法通过对合成的吸附剂进行改性，调控孔结构分布，达到高效分离不同有机物的目的，同时减轻水对吸附过程的竞争作用，提高吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法及应用
本专利技术涉及一种吸附剂的制备方法，尤其涉及一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法及其应用。
技术介绍
旋转式沸石吸附浓缩装置是目前处理大风量低浓度有机废气的最佳处理工艺，但是由于工况条件的复杂性和不确定性，经常出现大分子高沸点有机物堵塞转轮、转轮吸附效率下降的问题，虽然采用活性炭等材料过滤的方式进行预处理，但由于活性炭等材料吸附选择性差，难以与转轮协同运行，并不能达到对后续装置的保护作用，且大部分为间歇运行，不能达到连续运行的效果。因此，急需一种能选择性吸附、高效疏水的吸附剂，既能够具有分离作用，同时疏水作用较好，水对吸附有机物过程的竞争作用较弱，最终达到高效分离有机物的目的。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，通过对合成的吸附剂进行改性，调控孔径结构分布，同时减轻水对吸附过程的竞争作用，提高吸附性能。另外，疏水改性后的吸附剂可做成移动床形式，达到连续运行的目的。该方法操作简单、成本低廉、性能优良。为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将Si、Fe、Ca、Al、Mg、Mn、Ti、Ni、K、Na、B或Li中的一种的氧化物或多种的氧化物混合物在水中按比例混合均匀后，调节pH至固体析出，静置，水洗，浸泡，干燥后即得初产品。其中，Si的氧化物质量比为0-100％，Fe的氧化物质量比为0-10％，Ca的氧化物质量比为0-20％，Al的氧化物质量比为0-50％，Mg的氧化物质量比为0-20％，Ti的氧化物质量比为0-20％，其它元素氧化物质量比为0-20％。酸碱均可以作为影响固体析出过程的催化剂，一般形成细孔采用酸性条件，大孔采用碱性条件，本申请中主要针对细孔，因此可选择酸性条件。可选地，所述的浸泡过程保持pH为酸性；所述干燥的温度为70-130℃。所述固体是通过调节pH使其溶胶凝胶反应析出的，析出的固体是多种元素缩合在一起的产物，水洗的目的是洗去多余的杂质并将固体洗至中性，浸泡的目的则是为了造孔，使材料孔径符合要求。(2)将改性剂和有机溶剂配置成改性液。进一步地，所述改性剂为硅烷偶联剂。所述有机溶剂为表面张力较小的试剂，如乙醇、正己烷、正庚烷或丙酮等中的一种或多种。优选地，所述改性剂和有机溶剂的体积比为1:1-1:3。(3)将步骤(1)中所得干燥后的初产品和步骤(2)中所得改性液混合后进行改性，随后干燥处理，即得所述吸附剂。其中，所述步骤(1)中所得干燥后的初产品和步骤(2)中所得改性液的质量比为1:1-3:1。优选地，所述改性的温度条件为20-50℃，温度太高则有机溶剂容易挥发，影响改性液性能的发挥；温度太低则反应速率慢，增加反应时间。优选地，所述改性的时间为2-8h。所述干燥的温度为130-200℃，温度太高，材料性能受到影响，影响孔径结构；温度太低，干燥速率慢，时间较长。优选地，所述干燥的温度为150-180℃。本专利技术还提供了一种上述方法所得的吸附剂的应用，即将所述吸附剂配置成浆液，涂覆于无机纤维基材上，制成移动床形式。配置所述浆液可以是利用水、助剂和粘结剂等配制而成。涂覆后，吸附剂的性能会有一定影响，但是可以制作成移动床形式，达到连续运行的目的。与现有技术相比，本专利技术的用于分离有机物的疏水型吸附剂及其制备方法，由于合成的含硅的材料上会含有较大量的硅羟基，硅羟基具有较强吸水作用，通过利用硅烷偶联剂进行改性，调控孔径结构分布的同时，将硅烷偶联剂上具有疏水效果的基团嫁接在硅羟基上，大大增加了疏水效果。该吸附剂具有有机物分离作用、疏水效果好、产品可利用形式多样等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。图1为本专利技术实施例1的初产品的吸附曲线图；图2为本专利技术实施例1的吸附剂的吸附曲线图；图3为本专利技术实施例1的改性前后的孔径分布图。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1一种用于分离有机物的疏水型吸附剂及其制备方法：(1)将SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、MgO、TiO2、Na2O等氧化物在水中按比例混合均匀后，调节pH直至固体析出，保持一段时间后，水洗，以pH＝2-5的溶液浸泡后，在90℃下干燥得到初产品。其中SiO2的质量比为85％，Fe2O3的质量比为1％，CaO的质量比为1％，Al2O3的质量比为1％，MgO的质量比为1％，TiO2的质量比为1％，Na2O的质量比为10％。(2)将正硅酸乙酯和乙醇按1:2配置成改性液。(3)将步骤(1)中所得初产品和步骤(2)中所得改性液以质量比为3:1混合后，在50℃的水浴中改性7h，随后在180℃下干燥处理，即得所述吸附剂。本实施例的初产品和吸附剂的吸水率分别为21.61％和11.03％，可见，经改性后，吸附剂疏水性能得到了显著的提高。本实施例的初产品和吸附剂分别配置成浆液，涂覆于无机纤维基材上，制作成转轮形式，对高浓度二甲苯和低浓度三甲苯的竞争吸附效果如图1和图2所示，可以看出，由于正硅酸乙酯水解后的硅羟基与初产品上的硅羟基脱水缩合，将正硅酸乙酯接枝在初产品上，使其疏水性得到了极大的改善，做成浆液后材料溶胀性得到改善，同时调控孔径结构使其集中在2-4nm，如图3所示，相较于初产品，吸附剂对于二甲苯和三甲苯分离效果也得到了相当大的提高。实施例2一种用于分离有机物的疏水型吸附剂及其制备方法：(1)将SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、MgO、TiO2、Na2O等氧化物在水中按比例混合均匀后，调节pH值为酸性直至固体析出，保持一段时间后，水洗，以pH＝2-5的溶液浸泡后，在80℃下干燥得到初产品。其中SiO2的质量比为85％，Fe2O3的质量比为1％，CaO的质量比为1％，Al2O3的质量比为1％，MgO的质量比为1％，TiO2的质量比为1％，Na2O的质量比为10％。(2)将正硅酸乙酯和乙醇按1:1配置成改性液。(3)将步骤(1)中所得初产品和步骤(2)中所得改性液以质量比为2:1混合后，在20℃的水浴中改性6h，随后在130℃下干燥处理，即得所述吸附剂。本实施例的初产品和吸附剂的吸水率分别为21.57％和11.97％，可见，经改性后，吸附剂疏水性能得到了显著的提高。实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将Si、Fe、Ca、Al、Mg、Mn、Ti、Ni、K、Na、B或Li中的一种的氧化物或多种的氧化物混合物在水中按比例混合均匀后，调节pH至固体析出，静置，水洗，浸泡，干燥后即得初产品；/n(2)将改性剂和有机溶剂配置成改性液；/n(3)将步骤(1)中所得干燥后的初产品和步骤(2)中所得改性液混合后进行改性，随后干燥处理，即得所述吸附剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将Si、Fe、Ca、Al、Mg、Mn、Ti、Ni、K、Na、B或Li中的一种的氧化物或多种的氧化物混合物在水中按比例混合均匀后，调节pH至固体析出，静置，水洗，浸泡，干燥后即得初产品；
(2)将改性剂和有机溶剂配置成改性液；
(3)将步骤(1)中所得干燥后的初产品和步骤(2)中所得改性液混合后进行改性，随后干燥处理，即得所述吸附剂。


2.根据权利要求1所述的用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，Si的氧化物质量比为0-100％，Fe的氧化物质量比为0-10％，Ca的氧化物质量比为0-20％，Al的氧化物质量比为0-50％，Mg的氧化物质量比为0-20％，Ti的氧化物质量比为0-20％，其它元素氧化物质量比为0-20％。


3.根据权利要求1所述的用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的浸泡保持pH为酸性；所述干燥的温度为70-130℃。


4.根据权利要求1所述的用于分离有机物的疏水型吸附剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文斐，刘冰，王淦，张学涛，
申请(专利权)人：青岛华世洁环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37