一种吸附材料转轮及其制备方法与流程

本发明属于挥发性有机物治理领域，具体涉及一种吸附材料转轮及其制备方法。
背景技术：
：去除vocs的转轮系统主要包括吸附vocs转芯(蜂窝状块体)、气体过滤装置、转动装置、风机等组成。吸附vocs转芯是其核心部分。转芯可行为经分隔板分为三个区域：吸附区、再生区、冷却区。为防止各区域之间串风，每个区域使用分隔板隔开，分隔板使用的是耐高温、耐腐蚀的橡胶密封材料。转芯在马达的驱动下以一定的转速运行。转轮吸附的优点是流体阻力较小，能够连续操作。去除vocs的转轮源于1950美国bryant年发明的转轮除湿技术，1990年由日本公司用于vocs净化。蜂窝结构吸附剂制备方法有涂覆式、沉浸式和成型式3种，以吸附剂种类作选择，各有特点。去除vocs转轮装置主要使用的吸附材料有：活性炭和沸石分子筛。活性炭孔穴丰富，比表面积大，具有较好的广谱适用性；沸石分子筛晶体结构均一，孔洞直径具有“分子筛分”作用，具有一定的选择吸附性。两者相比，活性炭吸附容量大，但存在易燃等安全性隐患；沸石分子筛阻燃性好，可耐受高温。使用疏水性高硅分子筛，相对湿度rh＞60％的废气工况下依然有良好的吸附性能。转轮吸附具有运行稳定、结构紧凑、单位床层阻力小及占地面积小等优点，已使用在印刷、集成电路、塑料加工、喷漆生产线等会产生低浓度大风量有机废气的生产中。技术实现要素：本发明的目的是提供一种吸附材料转轮及其制备方法，该吸附材料转轮具有粒径均一、形貌可控、比表面积大等特点，相较于活性炭具有极高的疏水性能，耐高温不易燃烧且吸附容量大。相较于沸石分子筛具有极高的比表面积，吸附容量是沸石分子筛的3-4倍。同时将吸附材料涂覆于转轮上，机械强度高，且降低了风阻，单位体积吸附材料用量减少，吸附效率不变，降低了原材料成本，蜂窝转轮导热性能良好，有利于vocs的吸附和再生。本发明的吸附材料转轮，是通过以下方法制备的：原料，按质量分数计，包括：树脂粉末54-88％、粘合剂5-20％、分散剂1-3％、助剂1-3％、无水乙醇5-20％；a、按上述含量，将树脂粉末、粘合剂、分散剂、助剂和无水乙醇混合均匀制成浆料；b、将蜂窝体浸于浆料中，使浆料浸涂负载至蜂窝体表面，干燥即得吸附材料转轮。所述的树脂粉末为聚苯乙烯交联二乙烯基苯、聚丙烯酸衍生物、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯基吡啶类、聚氯乙烯中的一种或二种以上。所述的蜂窝体是将纤维纸折成瓦楞状，制成蜂窝体。所述的纤维纸为玻璃纤维素、陶瓷纤维在、芳纶纸、牛皮纸和青稞纸中的一种或二种以上。所述的粘合剂为水性丙烯酸、酚醛树脂、环氧树脂、中性硅溶胶、羧甲基纤维素中的一种或二种以上。所述的助剂为脂肪酰胺、磷酸酯、十二烷基苯磺酸钠中的一种或二种以上。所述的分散剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或二种以上。所述的树脂粉末是将树脂利用湿磨或者干磨磨成粉，其中湿磨时球磨机的研磨时间为4-8h，转速为30-40rpm/min，球磨子、树脂和水的体积比为(1.4～2.2)∶1∶(0.8～1.2)，湿磨后树脂需真空抽滤去除多余水分；干磨时球磨机的研磨时间为2-4h，转速为30-40rpm/min，球磨子和树脂的体积比为1∶(1～1.2)，总体积不超过料筒体积的三分之二。所述的干燥，其烘干温度为120-300℃，热风干燥1-4h。采用上述方案后，本发明有如下有益效果：本发明采用在蜂窝转轮上涂覆vocs吸附树脂，降低了风阻，原料使用量少而吸附效率不变，降低了生产成本。此外，吸附树脂具有比活性炭和沸石分子筛高的吸附容量，转轮使用时能耗降低。所选用的蜂窝转轮基材导热性能优越，便于vocs脱附再生。附图说明：图1是转轮芯实体图；图2是在不同截面风速条件下吸附材料转轮的压降变化图图3是涂覆有吸附树脂的转轮对乙酸乙酯的吸附能力图.具体实施方式：以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。实施例1：1、聚苯乙烯交联二乙烯基苯吸附转轮的制备本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂：54wt％；水性丙烯酸乳液：20wt％；硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)：3wt％；磷酸酯：3wt％；无水乙醇：20wt％。具体制备步骤为：步骤(1)：将厚度为0.2mm的陶瓷纤维纸利用锟压机压制成为高度3mm，波纹间距为4mm的瓦楞状，喷定型胶，定型后的纤维纸收卷制成直径460mm，厚度为400mm的转轮状蜂窝体。步骤(2)：将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为2∶1∶1。采用2l树脂+2l去离子水+4l研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨8h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07mpa)，去除多余的水分，得到树脂粉末。步骤(3)将树脂粉末、水性丙烯酸乳液、氨丙基三乙氧基硅烷、磷酸酯和无水乙醇搅拌均匀成为浆液，转轮状蜂窝体浸泡于浆液中1min后，真空抽滤，然后再浸泡于浆液中1min后真空抽滤，重复操作5次，得到负载有浆液的转轮状蜂窝体。步骤(4)负载有浆液的转轮状蜂窝体于120℃热风干燥4h后即得到吸附树脂转轮，转轮编号g01。由图1b可知吸附树脂转轮中的陶瓷纤维纸表面均匀的附着了一层黄色的吸附树脂，表面粗糙有颗粒感，经过计算重量变化，陶瓷纤维纸上树脂材料的附着量为200％，树脂负载牢固，在7m/s的风速条件下不会脱落。将陶瓷纤维纸进行封装即可得到转轮芯(图1a)。2、吸附树脂转轮和蜂窝活性炭的阻力测试将吸附树脂转轮和蜂窝活性炭分别置于动力管中，以空气为气源，转子流量计控制流量，利用数字式微压计测试装填了转轮的动力管两端在不同风量下的压力差。由图2可知，在同等风速条件下，吸附树脂转轮(图中的转轮)的压差仅为蜂窝活性炭的80％左右。由于标准的活性炭规格为100*100*100mm，在相同高度下，蜂窝活性炭堆积造成的错位对空气阻力大于转轮，使用过程中阻力降低，进一步可降低能耗达到预定的吸附效果。3、吸附树脂转轮对乙酸乙酯动态吸附能力的测试采用动态吸附装置测试转轮的净化率，具体操作如下：将吸附树脂转轮安装在动态吸附装置中，控制乙酸乙酯的浓度和流速，测量排气口乙酸乙酯浓度，计算净化效率。如图3所示，吸附树脂转轮规格为直径460mm，厚400mm，在相同截面风速(1m/s)不同乙酸乙酯浓度(170、360、850、1100mg/m3)条件下，转轮对乙酸乙酯的吸附效率在96-98％左右。实施例2：玻璃纤维纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材选择玻璃纤维纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：粉状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂：60wt％；酚醛树脂：20wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：2wt％；磷酸酯：2wt％；无水乙醇：16wt％。负载有浆液的转轮状蜂窝体于300℃热风干燥1h此配方制备的转轮编号为g02，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。实施例3：芳纶纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯本实施例与实施例1基本相同，区别在于：本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末：65wt％；水性丙烯酸：15wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：3wt％；十二烷基苯磺酸钠：2wt％；无水乙醇：15wt％。制备的转轮编号为g03，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。实施例4：牛皮纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材牛皮纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯：70wt％；环氧树脂：10wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：3wt％；脂肪酰胺：2wt％；无水乙醇：15wt％。此配方制备的转轮编号为g04，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。实施例5：青稞纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材青稞纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯：80wt％；中性硅溶胶：8wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：1wt％；脂肪酰胺：1wt％；无水乙醇：10wt％。此配方制备的转轮编号为g05，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。所述的聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末是将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为1.4∶1∶1.2。采用2l树脂+2.4l去离子水+2.8l研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/min的转速，研磨4h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07mpa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末。实施例6：青稞纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材青稞纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末：88wt％；中性硅溶胶：5wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：1wt％；脂肪酰胺：1wt％；无水乙醇：5wt％。所述的聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末是将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为2.2∶1∶0.8。采用2l树脂+1.6l去离子水+4.4l研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/min的转速，研磨4h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07mpa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末。此配方制备的转轮编号为g06，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。表1编号g01g02g03g04g05g06乙酸乙酯净化率98％97％97％96％96％95％当前第1页12