挥发性有机化合物回收材料的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及-一种环保领域气体治理的材料’特别涉及挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,简称 V0C)气体冶理的材料。
【背景技术】
[0002]挥发性有机化合物是指在常温下饱和蒸气压约大于70Pa、常压下沸点低于260。。的有机化合物。这些易挥发性物质是石油化工、制药工业、印刷工业、涂料装饰业、表面防腐等行业排放废气中的主要污染物。
[0003]VOC的危害主要表现在以下两个方面，一是大多数VOC有毒、有恶臭，对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用,对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变。二是VOC可破坏大气臭氧层，产生光化学烟雾以及导致大气酸性化。最为大众熟悉的是VOC作为雾霾形成机制的前驱体。
[0004]对于VOC废气的治理，主要有破坏法和回收法。破坏法包括热解,氧化(燃烧)等，回收法包括吸附和吸收。其中吸收法由于装置体量巨大,效率很低,所以在环保行业应用极少。而吸附法由于效率极高，所以是环保行业应用广泛的技术。
[0005]由于活性炭等吸附剂是环保行业标准的方法,无论对于何种污染物，都是有效的，所以应用极为广泛。
[0006]但是活性炭等无机吸附剂是以表面吸附和微孔凝聚的原理储存吸附的废气。理论上每克吸附剂可以吸附0.3克的废气,但实际上由于堵塞，以及吸附-解吸平衡，实际上只能吸附0.1克左右(各种吸附剂的具体性能有区别,但均在同一数量级)。由于VOC的价值不高,所以去除每克VOC需要10克以上的吸附剂,而吸附剂的造价超过VOC的2-5倍,所以回收每克VOC需要其本身价值20-50倍的吸附剂。这就严重制约了吸附剂的广泛推广。
【发明内容】
[0007]为了解决上述存在的问题,本发明提供了一种挥发性有机化合物回收材料。
[0008]在一种实施方式中，提供一种挥发性有机化合物回收材料,它由骨架材料和表面材料耦合而成；表面材料将空气中的挥发性有机化合物通过表面吸附和/或分配两种方式转移到所述回收材料，而转移过来的挥发性有机化合物通过扩散和/或毛细抽吸两种方式进入骨架材料,与骨架材料发生溶解,通过骨架材料的溶胀特性储存于骨架材料。
[0009]在一种实施方式中，骨架材料是高分子弹性体材料。高分子弹性体材料可以包括天然橡胶材料和合成橡胶材料。
[0010]在一种实施方式中，表面材料是高比表面积的疏水材料。所述表面材料可以是活性炭、碳纤维、疏水分子筛、活性氧化铝、或具有层叠结构的无机材料诸如插层改性的蒙脱石。插层改性方法是指利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱和存在可交换阳离子等特性，通过离子交换或化学反应改变粉体的层间和界面性质的改性方法。
[0011]在一种实施方式中，骨架材料与表面材料通过共混、聚合、复合、和/或粘接方法耦合。当耦合能够满足扩散与毛细抽吸的基本要求时，纳米级的表面材料不是必须的。
[0012]在一种实施方式中，所述回收材料可以回收重量超过本身重量20-200倍的挥发性有机化合物。
[0013]在一种实施方式中,所述回收材料整体通过机械手段进行拉伸变形。
[0014]在一种实施方式中，所述表面材料可以通过所述骨架材料的拉丝、压薄片、针刺、打孔、拉伸、拉毛和/或发泡的物理手段制备。通过如—t物理手段,增加骨架材料的表面积。过低的表面积吸附能力太低，不利于工程应用；过大的表面积会增加制造困难；通常每克I平米就可以满足需求。
[0015]在^-种实施方式中,所述表面材料通过骨架材料表面的接枝、插层、和/或涂敷的化学手段制备。
[0016]根据相似相溶原理，高分子材料的长链与VOC的长链相似时,VOC就会溶解在高分子材料里面。由于高分子材料的笼状结构,只会发生体积增加(溶胀)，而保持起结构,所以分子链越长,溶胀倍数越大。普通橡胶材料的分子量在2万到2000万,所以可以提供很大的溶胀倍数。
[0017]普通的高分子材料通过合适的硫化(交联)，具有网状结构，溶解的VOC分子使得材料发生溶胀，不同的硫化方式,溶胀的倍数不同。无硫化的高分子材料可以无限溶解。合适的硫化方法可以提供20-200倍的溶胀特性而不更改骨架材料的基本结构。
[0018]高分子材料可以选用橡胶材料作为骨架材料,其中三元乙丙橡胶与顺丁橡胶按比例混炼效果较好；也可以选用树脂材料与橡胶材料混炼，有类似的效果。
[0019]材料的硫化(交联)不能使用过氧化物,也不能使用福射硫化，以硫磺硫化的效果也不佳。使用遥爪型交联剂最好。所谓遥爪型交联剂是指端基具有活性的长链分子，例如遥爪型聚丙基酸叔丁脂，遥爪型液体橡胶等；其发生化学反应的点仅限于分子的两端。利用橡胶本身的终端活性进行硫化，也是可行的。但硫化程度与溶胀倍数成反比，过小的硫化程度引起骨架塌陷，过大的硫化程度使得溶胀倍数减小,控制硫化程度就可以达到所需要的性能。
[0020]由于耦合层必须满足扩散与毛细抽吸，需要较高的加工工艺，所以使用骨架材料通过物理方法或化学方法改性来实现表面材料的功能很有必要。
[0021 ] 通过将物理方法与化学方法结合的方法可以有效的增加表面积,例如拉丝到Ium的细丝，每克表面积大约为0.04平米,通过接枝后,可以达到I平米。
[0022]VOC可以以吸附的方式转移到表面上,也可以以分配吸收的方式转移到表面上。通常是物理改性的表面以吸附为主，化学改性的表面以分配为主。
[0023]使用以上方法制造的VOC回收材料,可以回收超过自身重量η倍的VOC ；η > I, η无上限,具有经济性的数值范围为20-200。如果VOC回收材料的造价与现有吸附剂类似，以η = 30计算，则可以降低费用600倍以上，即回收每克VOC仅需要其本身价值5% -8%的吸附剂。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1.实施例1的材料结构图；
[0026]图2.实施例2的材料结构图；
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