新型浓缩转轮的开发及其在VOCs治理中的应用的制作方法

文档序号:12093068阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种新型VOCs吸附浓缩转轮,其特征在于,所述转轮的吸附材料为活性炭纤维、聚四氟乙烯纤维、胺基化修饰的聚四氟乙烯纤维或磺酸化修饰的聚丙烯纤维。

2.如权利要求1所述的转轮,其特征在于,所述胺基化修饰的聚四氟乙烯纤维采用如下方法制备:以聚四氟乙烯纤维为基础骨架,与多胺基化合物反应引入胺基,得胺基化修饰的聚四氟乙烯纤维。

3.如权利要求2所述的转轮,其特征在于,所述多胺基化合物为叔胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。

4.如权利要求2所述的转轮,其特征在于,所述胺基化修饰的聚四氟乙烯纤维的制备方法包括:

1)将PTFE纤维在丙酮中浸泡2天,用布氏漏斗抽滤,80℃下真空干燥;纯化苯乙烯单体、二乙烯基苯交联剂,除去其中的阻聚剂,低温保存备用;

2)将纯化后的聚合单体(苯乙烯)和有机溶剂(四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、甲苯、苯、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺)按体积百分比10~90∶90~10配制成均匀的混合溶液于锥形瓶中,按1∶10~50浴比(重量:体积)加入一定质量(1.0克左右)的预处理后的纤维材料,通入高纯氮气10~30分钟作保护,排除体系中的空气,用硅胶膜封口;

3)将配制封装好的接枝体系,送辐照中心用60Co-γ射线对其进行辐照,控制辐射剂量20~150KGy,辐照时间为24~168小时;将经共辐照后的接枝体系用有机溶剂(甲苯)浸泡,抽滤除去均聚物,用沉淀剂(甲醇)洗涤,80℃下真空干燥,得到接枝纤维;

4)接枝了苯乙烯单体的接枝纤维与含有催化剂的氯甲基化试剂反应,本发明采用氯甲基甲醚作氯甲基化试剂,主催化剂为传统的布朗克氯甲基化反应使用的催化剂,主要为氯化锌和三氯化铝,助催化剂为相转移催化剂如四丁基溴化铵等。反应温度40~70℃,反应10~40小时,反应完毕用去离子水终止;抽滤、依次用去离子水、丙酮洗涤多次,真空干燥。即可得氯甲基化接枝纤维;

5)氯甲基化接枝纤维与叔胺(三甲胺)溶液反应,反应温度45~60℃,反应时间5~10小时,得到胺基化修饰的聚四氟乙烯纤维。

5.如权利要求1所述的转轮,其特征在于,所述磺酸化修饰的聚丙烯纤维采用如下方法制备:以聚丙烯纤维为基础骨架,与磺酸基化合物反应引入磺酸基,得磺酸化修饰的聚丙烯纤维。

6.如权利要求5所述的转轮,其特征在于,所述磺酸化修饰的聚丙烯纤维采用如下方法制备:

1)将聚丙烯纤维用稀氢氧化钠溶液(5%,重量百分比)煮沸15-30分钟,冲洗干净表面残留的氢氧化钠溶液并干燥,再用丙酮浸泡2天,用布氏漏斗抽滤,60℃下真空干燥;纯化苯乙烯单体、二乙烯苯交联剂,除去其中的阻聚剂,低温保存备用;

2)将处理好的PP纤维放入聚氯乙烯样品袋密封,用60Co-γ射线进行预辐射,辐照剂量,48kGy;辐照后纤维加入足量干燥剂放在低温(4℃)保存待用;

3)按一定比例(30:70~60:40)配制苯乙烯的混合溶液,有机溶剂采用N,N-二甲基甲酰胺、甲苯等;按照一定浴比(1:20~1:50)将称重后的PP预辐照纤维浸泡于所配好的混合溶液中,使溶液充分湿润PP纤维;加入一定量活化剂(莫尔盐,0.8%)溶解于上述配好的溶液中;置于超声波发生器中振荡2小时,然后放置恒温烘箱中于80℃下进行接枝反应,接枝时间为5小时;反应结束后的纤维用甲苯反复浸泡、冲洗、70℃下真空干燥即得到PP接枝苯乙烯纤维;

4)把苯乙烯接枝纤维溶胀于1、2-二氯乙烷溶剂中,加入一定浓度(2%~8%)的氯磺酸,在磁力搅拌下于一定温度(40~80℃)下反应一定的时间(0.5~2.5h);取出产品纤维,用去离子水冲洗至中性,抽虑,70℃下真空干燥,得磺酸化修饰的聚丙烯纤维。

7.如权利要求1所述的转轮,其特征在于,所述转轮采用功能化纤维状吸附材料制作转轮部分,采用有机玻璃制作装置的支撑、功能分区和转轮主体的保护材料,采用变频齿轮电机作为浓缩转轮的驱动设备。

8.权利要求1-7任一项所述的转轮在处理低浓度、大风量的VOCs废气中的应用。

9.如权利要求8所述的应用,其特征在于,所述VOCs包括醇类、轻烃类、氨、硫醇类、苯、甲苯、二甲苯等恶臭气体。

10.如权利要求8所述的应用,其特征在于,所述处理过程中,低浓度、大风量的VOCs废气的体积浓缩为1/15~1/5。

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