【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附材料，尤其涉及一种功能纤维及其制备方法和在吸附硫化氢气体中的应用。
技术介绍
1、硫化氢是一种弱酸性、高度刺激的气体，具有强烈的臭鸡蛋气味，气体中硫化氢的存在不仅会引起设备和管路腐蚀、催化剂中毒，而且会严重威胁人身安全。
2、硫化氢气体湿法(吸收法、吸收氧化法)和克劳斯氧化制酸法均适用于高浓度硫化氢气体，不适用于低浓度硫化氢气体吸附净化。吸附法具有设备简单、操作简便、去除率高的特点，硫化氢气体吸附材料主要有活性炭、沸石、分子筛、金属氧化物类等，传统粉状吸附材料不适用于密闭空间，堵塞管路，另外在吸附容量、制备条件方面存在许多需要优化的地方；离子交换纤维材料具有表面官能团可设计、线径比大传质距离短、纤维材料本身具有弹性装柱密度可控、存在形式多样等优点，适合气体处理。
3、吴杰公开了季铵聚合物型h2s吸附剂的性能及其再生研究，以pp-st-dvb(中文名称为聚丙烯-苯乙烯-二乙烯基苯)为基体骨架纤维，经过氯甲基化和季铵化负载季铵基官能团，阴离子为氯离子；吸附前对纤维材料预先浸渍碳酸钠，通过离子交换反应以碳酸根取代氯离子，直至氯离子被交换完全。吸附硫化氢气体原理为酸、碱反应机理，室温时吸附容量为1.10mmol/g(吴杰.季铵聚合物型h_2s吸附剂的性能及其再生研究[d].浙江大学,2018.doi:cnki:cdmd:2.1018.271939.)。
4、樊振江等公开了一种吸附焦炉煤气中h2s的方法，pp-st-dvb骨架负载季铵官能团纤维(rcl)经过碱性(naoh、koh、na
5、
6、
7、以上硫化氢吸附研究中，离子交换纤维(ief)材料主要起到惰性载体作用，需要依赖反应试剂吸附硫化氢气体，如离子交换纤维(ief)物理负载的无机碱(碳酸钠、氢氧化钠等)、氧化剂(次氯酸盐)等与硫化氢发生酸碱中和、氧化还原反应，从而去除硫化氢气体分子，一方面制备成本高，另一方面，吸附容量不高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种功能纤维及其制备方法和在吸附硫化氢气体中的应用，本专利技术的功能纤维能够直接吸附硫化氢气体，无需依赖负载反应试剂，且对硫化氢气体的吸附容量高，制备成本低。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种功能纤维的制备方法，包括以下步骤：将腈纶纤维与胺化试剂溶液混合，进行胺化反应，得到胺化纤维；
4、将所述胺化纤维与金属盐溶液混合，进行离子交换，得到负载金属离子的纤维；所述金属盐溶液中的金属盐包括铜盐、铁盐、锌盐和锆盐中的一种或多种；
5、将所述负载金属离子的纤维与有机配体和极性溶剂混合，进行配位反应，金属离子与有机配体形成多孔金属有机骨架，得到功能纤维。
6、优选的，所述胺化试剂为有机胺；所述胺化试剂溶液中胺化试剂的质量含量为20～100％；所述腈纶纤维与胺化试剂溶液的用量比为1g：(5～100)ml。
7、优选的，所述胺化反应的温度为90～140℃，时间为5～10h，压力为0.1～0.15mpa。
8、优选的，所述金属盐溶液的浓度为0.005～0.4mol/l。
9、优选的，所述胺化纤维与金属盐溶液的用量比为1g:(40～100)ml。
10、优选的，所述离子交换的时间为30～120min。
11、优选的，所述有机配体包括苯三甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸、edta酸、吡咯烷酮和氯代缩水甘油中的一种或多种；所述负载金属离子的纤维与有机配体的质量比为1：(0.1～2.0)。
12、优选的，所述配位反应的温度为80～140℃，时间为4～48h。
13、本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的功能纤维，包括腈纶纤维和结合在所述腈纶纤维上的多孔金属有机骨架；所述多孔金属有机骨架中的金属为铜、铁、锌和锆中的一种或多种。
14、本专利技术提供了上述方案所述功能纤维作为吸附剂在吸附硫化氢气体中的应用。
15、本专利技术提供了一种功能纤维的制备方法，包括以下步骤：将腈纶纤维与胺化试剂溶液混合，进行胺化反应，得到胺化纤维；将所述胺化纤维与金属盐溶液混合，进行离子交换，得到负载金属离子的纤维；所述金属盐溶液中的金属盐包括铜盐、铁盐、锌盐和锆盐中的一种或多种；将所述负载金属离子的纤维与有机配体和极性溶剂混合，进行配位反应，金属离子与有机配体形成多孔金属有机骨架，得到功能纤维。本专利技术首先对腈纶纤维进行胺化，使纤维负载胺基官能团，具有阴离子交换性能(胺基官能团是碱性性质，而金属离子属于软酸，二者可发生酸碱中和反应)；然后进行金属离子交换，将金属离子负载到纤维上，最后利用金属离子与有机配体的配位反应，在纤维上形成多孔金属有机骨架，得到功能纤维。本专利技术的功能纤维含有活性金属位点，可以吸附硫化氢气体，同时具有多孔结构，能够进一步提高硫化氢气体的吸附量。
16、将本专利技术的功能纤维用于硫化氢气体的吸附，在吸附前不必进行碱和氧化物预处理负载，功能纤维材料本身具备优异的硫化氢气体吸附性能。
17、此外，本专利技术以腈纶纤维为原料，腈纶纤维廉价易得，功能纤维制备反应条件温和，对设备要求相对不高。
18、本专利技术还解决了粉状吸附剂吸附过程中压差大和粉末堵塞管路的问题。
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1.一种功能纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将腈纶纤维与胺化试剂溶液混合，进行胺化反应，得到胺化纤维；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胺化试剂为有机胺；所述胺化试剂溶液中胺化试剂的质量含量为20～100％；所述腈纶纤维与胺化试剂溶液的用量比为1g：(5～100)mL。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述胺化反应的温度为90～140℃，时间为5～10h，压力为0.1～0.15MPa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为0.005～0.4mol/L。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述胺化纤维与金属盐溶液的用量比为1g:(40～100)mL。
6.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述离子交换的时间为30～120min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机配体包括苯三甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸、EDTA酸、吡咯烷酮和氯代缩水甘油中的一种或多种；所述负载金属离子的纤维与有
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述配位反应的温度为80～140℃，时间为4～48h。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的功能纤维，包括腈纶纤维和结合在所述腈纶纤维上的多孔金属有机骨架；所述多孔金属有机骨架中的金属为铜、铁、锌和锆中的一种或多种。
10.权利要求9所述功能纤维作为吸附剂在吸附硫化氢气体中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种功能纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将腈纶纤维与胺化试剂溶液混合，进行胺化反应，得到胺化纤维；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胺化试剂为有机胺；所述胺化试剂溶液中胺化试剂的质量含量为20～100％；所述腈纶纤维与胺化试剂溶液的用量比为1g：(5～100)ml。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述胺化反应的温度为90～140℃，时间为5～10h，压力为0.1～0.15mpa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为0.005～0.4mol/l。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述胺化纤维与金属盐溶液的用量比为1g:(40～100)ml。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵可江，黄伟庆，田振邦，黄做华，段文杰，李宾宾，王俊，崔俊峰，贾俊俊，寇丽栋，
申请(专利权)人：河南省科学院化学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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