一种VOCs吸附材料、制备方法及其应用

文档序号:34136822发布日期:2023-05-12 18:19阅读:56来源:国知局

本发明属于活性炭疏水改性,特别是涉及一种vocs吸附材料、制备方法及其应用。


背景技术:

1、挥发性有机物(vocs)是雾霾、臭氧等形成的重要前体物,同时vocs本身还具有刺激性、毒性、易燃、易爆等特点,给人们的生产和生活带来直接的危害和安全隐患,因此,控制vocs的量对改善我国大气环境质量、提高人们的生产生活质量具有重要的环境价值、经济效益和社会效益,对vocs的减排与控制刻不容缓。吸附法、催化燃烧法、生物处理法是vocs废气处理的三种主要方法,吸附法因效率高、能耗低等优点,在国内市场稳居首位。活性炭因为价廉易得成为废气吸附处理中最常用的吸附剂,但在实际应用中活性炭的废气吸附处理效果受废气中水分子的影响很大,吸附过程中水分子的存在会竞争表面活性位点,消耗孔体积,导致对目标分子的吸附量减小,因此需要对活性炭进行疏水改性处理。

2、活性炭的疏水改性方法主要包括去除法和改性法,去除法是将活性炭在h2或惰性气体中进行热处理,热处理可以分解表面极性氧官能团,降低表面极性,从而降低水吸附量,但是热处理对表面亲水基团的去除是不完全的,且温度过高会造成孔结构坍塌;改性法是采用涂覆、浸渍、接枝等方法对活性炭进行改性,主要包括氟碳化合物氟化、碱改性、负载有机硅烷等方法,有机硅烷改性是通过气相沉积、液相浸渍、等离子体等方式将疏水基团负载在炭基材料表面,是目前炭基材料疏水改性常用的方法之一,但是疏水基团改性活性炭会堵塞活性炭孔道,造成吸附性能下降。

3、因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种vocs吸附材料、制备方法及其应用,用于解决现有技术中采用液相浸渍的方式将疏水基团负载在碳基材料表面,使得活性炭的孔道堵塞、吸附性能下降的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种vocs吸附材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:

3、s1、将硅烷改性剂放置于反应釜内衬底部,活性炭放置于反应釜的上部;

4、s2、将反应釜放置于真空干燥箱中,恒温沉积一段时间后,取出冷却至室温。

5、如上所述的制备方法,步骤s1中所述硅烷改性剂与所述活性炭的质量比为2:1~3:1。

6、如上所述的制备方法,步骤s1中所述硅烷改性剂为聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一种或组合。

7、如上所述的制备方法,所述聚二甲基硅氧烷是由前驱体和固化剂配置而成的,所述前驱体与所述固化剂的质量比为5:1~10:1。

8、如上所述的制备方法,步骤s1中所述反应釜为氮气保护的反应釜,所述反应釜的耐压力大于3bar。

9、如上所述的制备方法,步骤s1中所述活性炭为椰壳活性炭或煤基活性炭。

10、如上所述的制备方法,步骤s2中所述真空干燥箱的真空度为-0.090~-0.099mpa。

11、如上所述的制备方法,步骤s2中所述恒温的温度为150~250℃,所述沉积的时间为4~8h。

12、作为本发明的另一个方面,还提供一种vocs吸附材料,采用上述适用于高湿工况的vocs吸附材料的制备方法制备得到。

13、作为本发明的再一个方面,还提供一种vocs吸附材料的应用,将其应用于对vocs的吸附。

14、如上所述,本发明的一种vocs吸附材料、制备方法及其应用,具有以下有益效果:

15、本发明中采用气相沉积法在活性炭表面负载疏水基团,解决了采用液相浸渍的方式将疏水基团负载在碳基材料表面时,活性炭的孔道被堵塞的问题,且本发明中所制备的vocs吸附材料在高湿环境下具有优异的vocs吸附性能,解决了含水vocs吸附处理时易受水蒸气影响吸附效率降低的问题。

16、本发明中采用聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一种或组合作为改性剂对活性炭进行疏水改性,制备原料环境友好,无毒无害,成本低廉,且制备方法简单、可操作性强、所制备的吸附材料的性能稳定,易于工业化生产。



技术特征:

1.一种vocs吸附材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:步骤s1中所述硅烷改性剂与所述活性炭的质量比为2:1~3:1。

3.根据权利要求1所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:步骤s1中所述硅烷改性剂为聚二甲基硅氧烷、三甲基氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一种或组合。

4.根据权利要求3所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:所述聚二甲基硅氧烷是由前驱体和固化剂配置而成的,所述前驱体与所述固化剂的质量比为5:1~10:1。

5.根据权利要求1所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:步骤s1中所述反应釜为氮气保护的反应釜,所述反应釜的耐压力大于3bar。

6.根据权利要求1所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:步骤s1中所述活性炭为椰壳活性炭或煤基活性炭。

7.根据权利要求1所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:步骤s2中所述真空干燥箱的真空度为-0.090~-0.099mpa。

8.根据权利要求1所述的vocs吸附材料的制备方法,其特征在于:步骤s2中所述恒温的温度为150~250℃,所述沉积的时间为4~8h。

9.一种根据权利要求1~8任一所述的vocs吸附材料的制备方法制备出的vocs吸附材料。

10.一种根据权利要求9所述的vocs吸附材料在吸附vocs中的应用。


技术总结
本发明提供一种VOCs吸附材料、制备方法及其应用,制备方法包括以下步骤:S1、将硅烷改性剂放置于反应釜内衬底部,活性炭放置于反应釜的上部;S2、将反应釜放置于真空干燥箱中,恒温沉积一段时间后,取出冷却至室温。采用VOCs吸附材料的制备方法制备出吸附材料,将该VOCs吸附材料应用于在对VOCs吸附。本发明中采用气相沉积法在活性炭表面负载疏水基团,解决了采用液相浸渍的方式将疏水基团负载在碳基材料表面时,活性炭的孔道被堵塞的问题,且所制备的VOCs吸附材料在高湿环境下具有优异的VOCs吸附性能,解决了含水VOCs吸附处理时易受水蒸气影响吸附效率降低的问题。

技术研发人员:李继香,王雯娟,张馨,赵延琴
受保护的技术使用者:中国科学院上海高等研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
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