一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法，其目的是制备一种能够高效吸附氨气的材料，包括以下步骤，首先将三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、偶氮二异丁腈(AIBN)和甲苯在锥形瓶中均匀混合，通过自由基聚合反应制得TMPTMA聚酯；之后通过盐酸与TMPTMA聚酯反应，制得HCl

【技术实现步骤摘要】
一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及废气处理领域，特别涉及一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法。

技术介绍

[0002]氨(NH3)是一种恶臭气体，也是PM
2.5
的主要前体物之一。它在大气中转化成的颗粒态硫酸铵和硝酸铵，对PM
2.5
的贡献甚至超过NO
x
，并呈逐年增加态势。根据我国统计年鉴数据推算，2022年我国的人为源NH3排放量约为1360万吨，然而，NH3也是重要的资源和能源，其作为氮肥原料养活了全球超过40％的人。但每年因生产大量的NH3，造成全球大量的能源消耗和温室气体排放。若能将人为源废NH3吸附回收，不仅能保护空气质量，也将实现废NH3资源化，减少因制备NH3造成的温室气体产生和能源消耗。可见，NH3作为一种能源资源，具有很好的回收价值。
[0003]吸附法是一种利用多孔材料(如活性炭、分子筛)进行吸附的方法，主要是依据多孔材料的性质以及材料对目标气体吸附选择性的不同，将混合气体组分中的一种或几种气体截留、积聚或浓缩在吸附剂材料表面。因此，吸附法可以实现恶臭气体中主要气体组分之间的分离，后续可以通过一定的解脱附方式将被吸附的气体从吸附剂上脱附下来，从而达到除臭、净化和回收资源化气体的目的。
[0004]活性炭和金属有机框架(MOFs)是用于吸附NH3的常规材料，其吸附机理可分为物理吸附、氢键和化学吸附。由于NH3的分子直径只有3A
°
，具有高比表面积和大孔容特性的活性炭无法通过物理吸附有效捕获NH3。为了强化NH3吸附，通常采用材料设计或修饰的方法引入
–
COOH、
–
OH、
–
SO3H或内酯基等含氧官能团，通过氢键或酸
‑
碱作用吸附NH3。然而，大量的研究表明，经优化的活性炭对NH3的吸附量仍不够理想。此外，在活性炭修饰过程中(如高温、溶剂处理)常常会产生废气或废液，造成二次污染。MOFs对NH3的去除效果较好。但是，MOFs的成本较高，限制了它的应用。据报道，MOFs的价格是活性炭的上万倍。因此，开发低成本、大吸附容量的NH3吸附剂，用于废NH3的高效吸附与分离，成为突破上述应用限制的关键。针对以上问题，以下提出一种解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法，具有成本低，所得聚酯材料的吸附容量大的优点。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤，
[0008](1)制备TMPTMA聚酯
[0009]S1：将三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、偶氮二异丁腈(AIBN)和甲苯在锥形瓶中均匀混合，其中所述三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(mL)、甲苯(mL)和AIBN(mg)的比例为1:10:30，对混合后的溶液进行搅拌，直至AIBN固体完全溶解在三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和甲苯中；
[0010]S2：向锥形瓶中引入保护气体，以将锥形瓶中的空气全部排出，之后用铝箔密封锥形瓶以隔绝空气；
[0011]S3：将密封后的锥形瓶置于60℃电恒温水浴中24h，进行自由基聚合反应，在此反应中，甲苯中的析出物为吸附剂前驱体；
[0012]S4：完成自由基聚合反应后，对聚合物进行抽滤，去除过滤物表面的液体，再将过滤物置于真空干燥箱中进行干燥，制得TMPTMA聚酯；
[0013](2)制备0.05HCl
‑
TMPTMA聚酯
[0014]S5：取适量TMPTMA聚酯放入锥形瓶中，再加入适量盐酸，将锥形瓶密封后放置于磁力搅拌器中进行搅拌；
[0015]S6：将锥形瓶中的聚酯进行抽滤，去除表面的水分，再将过滤物置于真空干燥箱中进行干燥，制得0.05HCl
‑
TMPTMA聚酯；
[0016](3)制备0.05HCl
‑
1H2SO4‑
TMPTMA聚酯，
[0017]S7：取适量聚合物0.05HCl
‑
TMPTMA聚酯放入锥形瓶中，再加入适量硫酸，之后将锥形瓶置于磁力搅拌器中进行搅拌；
[0018]S8：将锥形瓶中的聚酯进行抽滤，去除表面水分，再将过滤物置于真空干燥箱中进行干燥，制得0.05HCl
‑
1H2SO4‑
TMPTMA聚酯。
[0019]作为优选，所述步骤S2中排空锥形瓶中空气的操作为：向锥形瓶中引入保护气体10min，所述保护气体为高纯氮气。
[0020]作为优选，所述步骤S4、S6和S8中真空干燥箱对过滤物进行干燥时，真空干燥箱内的温度为85℃，干燥时间为24h。
[0021]作为优选，所述步骤S5和步骤S7中的磁力搅拌机的转速为750r/min，搅拌时长为24h。
[0022]作为优选，所述步骤S5中TMPTMA聚酯用量为2g，盐酸的用量为250ml，盐酸的浓度为0.05mol/L。
[0023]作为优选，所述步骤S7中0.05HCl
‑
TMPTMA聚酯的用量为2g，硫酸的用量为250mL，硫酸浓度为1mol/L。
[0024]本专利技术的有益效果为：通过本方案制得的0.05HCl
‑
1H2SO4‑
TMPTMA聚酯材料，可以高效的对氨气进行吸收，还能够重复利用。且在制作过程中的成本低，可以大幅度推广应用，是对氨气进行吸附的更优质的材料。
附图说明
[0025]图1为实施例3中TMPTMA聚酯吸附NH3的装置图。
[0026]附图标记：1、质量流量控制器；2、混合罐；3、泵吸式NH3检测仪。
具体实施方式
[0027]以下所述仅是本专利技术的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本专利技术思路下的技术方案应当属于本专利技术的保护范围。
[0028]实施例1：TMPTMA聚酯的制备
[0029]1、将TMPTMA、AIBN和甲苯按TMPTMA(mL):甲苯(mL):AIBN(mg)＝1:10:30的比例均
匀混合在锥形瓶中。对溶液搅拌至AIBN固体完全溶解在TMPTMA和甲苯中；
[0030]2、向锥形瓶中引入高纯氮气10min，将锥形瓶中的空气全部排出后，将锥形瓶用铝箔密封以隔绝空气；
[0031]3、将锥形瓶置于60℃电恒温水浴中24h，完成自由基聚合反应，吸附剂前驱体在此过程中从甲苯中析出；
[0032]4、待反应完成后，对聚合物进行抽滤，使其表面的液体去除，再将过滤物置于85℃真空干燥箱中24h，彻底去除水分得到TMPTMA聚酯，置于干燥器中待用。
[0033]实施例2：0.05HCl
‑
TMPTMA、0.25HCl
‑
TMPTMA、1.25HCl
‑
TMPTMA、6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效吸附氨气的聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)制备TMPTMA聚酯S1：将三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、偶氮二异丁腈(AIBN)和甲苯在锥形瓶中均匀混合，其中所述三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(mL)、甲苯(mL)和AIBN(mg)的比例为1:10:30，对混合后的溶液进行搅拌，直至AIBN固体完全溶解在三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和甲苯中；S2：向锥形瓶中引入保护气体，以将锥形瓶中的空气全部排出，之后用铝箔密封锥形瓶以隔绝空气；S3：将密封后的锥形瓶置于60℃电恒温水浴中24h，进行自由基聚合反应；S4：完成自由基聚合反应后，对聚合物进行抽滤，去除过滤物表面的液体，再将过滤物置于真空干燥箱中进行干燥，制得TMPTMA聚酯；(2)制备0.05HCl
‑
TMPTMA聚酯S5：取适量TMPTMA聚酯放入锥形瓶中，再加入适量盐酸，将锥形瓶密封后放置于磁力搅拌器中进行搅拌；S6：将锥形瓶中的聚酯进行抽滤，去除表面的水分，再将过滤物置于真空干燥箱中进行干燥，制得0.05HCl
‑
TMPTMA聚酯；(3)制备0.05HCl
‑
1H2SO4‑
TMPTMA聚酯，S7：取适量0.05HCl
‑
TMP...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻人谷恬，蓝森琛，韩张亮，颜毓波，庞小兵，赵东旭，杨艺，刘乐，
申请(专利权)人：浙江工业大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：