负载型介孔分子筛及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及介孔分子筛表面改性领域，具体涉及一种负载型介孔分子筛及其制备方法和应用。该方法包括：(1)在第一聚合反应条件下，将介孔分子筛基体与第一单体、第一有机溶剂、引发剂、交联剂进行第一聚合反应；(2)在步骤(1)的产物中加入第二单体和分散剂，并在第二聚合反应条件下进行第二聚合反应，制得表面疏水介孔分子筛；(3)将离子液体和第二有机溶剂的混合液，与所述表面疏水介孔分子筛进行接触；(4)分离步骤(3)的产物中的固相并进行热处理，得到负载型介孔分子筛。本发明专利技术的负载型介孔分子筛具有制备方法简单、对挥发性有机物吸收容量大、效率高的优点，在VOCs吸附处理领域有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
负载型介孔分子筛及其制备方法和应用
本专利技术涉及介孔分子筛表面改性领域，具体涉及一种负载型介孔分子筛及其制备方法和应用。
技术介绍
挥发性有机化合物(VOCs)是与二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物等同样受到广泛关注的一大类空气污染物。2015年国家环保部相继颁布了《石油炼制工业污染物排放标准(GB31570-2015)》和《石油化学工业污染物排放标准(GB31570-2015)》两个新标准，对VOCs排放浓度有了更严格的要求。吸附法因其可实现资源回收、工艺流程简单及一次性投资成本低等优点，是目前VOCs治理的主流技术。选择合适的吸附剂是吸附法处理VOCs的关键，常用的活性炭和活性炭纤维虽然具有高度发达的微孔结构，吸附量大，但是却有着致命的缺点，那就是吸附VOCs时会放出大量的吸附热，再加上活性炭导热系数低，放出的热量无法及时散发出去，积聚的热量使炭层的温度极易升高，直接影响其吸附能力。介孔分子筛因其具有规整孔道、大比表面积和高孔容等优点受到研究者的重视，然而介孔分子筛也存在一些缺点：首先，介孔分子筛孔道尺寸相对较大(2-100nm)，虽然可容纳大分子有机化合物吸附，但由于存在较大的扩散效应，导致其对低浓度有机废气吸附容量很低；其次，介孔分子筛孔壁较薄，骨架结构稳定性差，尤其是水热稳定性低下，因此在频繁的吸附剂水热和水蒸气再生过程中，极易导致介孔分子筛骨架的坍塌，从而使分子筛吸附彻底失效。为提高介孔分子筛对低浓度有机废气的吸附容量，研究人员对介孔分子筛孔道修饰提出了很多方法，从而提高其对低浓度有机废气的吸附容量，但这些方法制备过程流程长、控制条件苛刻，不易在工业上大规模应用。离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的、在室温或近于室温下呈液态的离子化合物，具有以下特点：(1)对有机物溶解能力强；(2)极低的蒸气压；(3)热稳定好；(4)良好的导电性；(5)可设计性。然而，离子液体离子液体同样存在成本高、用量大、黏度高等缺点。如果结合介孔分子筛与离子液体的优势，将离子液体负载至分子筛表面，既可以同时发挥离子液体和吸附材料的优点，不仅可大大减少离子液体用量，降低成本，而且还有利于扩大吸附表面积，从而促进反应过程。CN103495405A中公开了一种有机树脂改性的介孔分子筛的有机废气吸附剂，以介孔分子筛为骨架材料，将高分子有机树脂聚合单体苯乙烯、二乙烯苯或甲基丙烯酸甲酯为改性材料，通过在溶剂热环境下聚合反应，得到有机树脂改性的介孔材料，该方法仅仅对介孔材料进行了表面改性，其存在VOCs处理效率低等缺点。CN108114698A中提出了多孔材料负载离子液体的复合材料集气制备方法和应用，但该专利仅仅将离子液体简单负载在多孔材料上，而未对多孔材料表面官能团进行有效改性，其存在VOCs吸附容量小、不易再生等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的介孔分子筛对于挥发性有机物吸附容量小、效率低、不易再生等的问题，提供一种负载型介孔分子筛及其制备方法和应用，该负载型介孔分子筛具有制备方法简单、对挥发性有机物吸收容量大、效率高的优点。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种负载型介孔分子筛的制备方法，该方法包括：(1)在第一聚合反应条件下，将介孔分子筛基体与第一单体、第一有机溶剂、引发剂、交联剂进行第一聚合反应；(2)在步骤(1)的产物中加入第二单体和分散剂，并在第二聚合反应条件下进行第二聚合反应，制得表面疏水介孔分子筛；(3)将离子液体和第二有机溶剂的混合液，与所述表面疏水介孔分子筛进行接触；(4)分离步骤(3)的产物中的固相并进行热处理，得到负载型介孔分子筛。优选地，所述介孔分子筛基体的粒径为100-200目，优选为150-180目；比表面积为800-1500m2/g，优选为1000-1250m2/g，更优选为1000-1220m2/g；孔容为1.2-1.8cm3/g，优选为1.2-1.5cm3/g；平均孔径为2-10nm，优选为3-5nm。优选地，所述第一单体为氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙基丙烯酸正丁酯、乙基丙烯酸十六酯中的一种或多种。优选地，所述第一有机溶剂为四氢呋喃、乙醇、苯、甲苯、氯仿、丙酮、环丁砜中的一种或多种。优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰。优选地，所述交联剂为二乙烯苯、乙二醇二丙烯酸酯和二乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。优选地，相对于介孔分子筛基体，所述第一单体的用量为50-100wt％，优选为70-100wt％。优选地，所述第一有机溶剂与所述介孔分子筛基体的重量比为(5-10)：1，进一步优选为(6-8)：1。优选地，相对于介孔分子筛基体，所述引发剂的用量为0.01-0.5wt％，优选为0.1-0.2wt％。优选地，相对于介孔分子筛基体，所述交联剂的用量为0.1-0.5wt％，优选为0.2-0.3wt％。优选地，所述第一聚合反应的条件包括：温度为50-100℃，优选为60-80℃，时间为6-8h。优选地，在步骤(1)中，所述介孔分子筛基体为经干燥的介孔分子筛基体，所述干燥的条件包括：温度为200-250℃，时间为12-18h。优选地，所述第二单体为苯乙烯和/或对甲基苯乙烯。优选地，相对于介孔分子筛基体，所述第二单体的用量为10-50wt％，更优选为30-50wt％。优选地，所述分散剂为滑石粉、活性白土、膨润土、CaCO3、MgCO3、MgSO4中的一种或多种。优选地，相对于介孔分子筛基体，所述分散剂的用量为0.1-0.3wt％。优选地，所述第二聚合反应的条件包括：温度为50-100℃，优选为60-80℃，时间为6-8h。优选地，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲脂盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐中的一种或多种。优选地，所述第二有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇和四氢呋喃中的一种或多种，优选为甲醇。在所述离子液体和第二有机溶剂的混合液中，所述第二有机溶剂与离子液体的重量比为(1-5)：1。优选地，所述离子液体和第二有机溶剂的混合液与所述表面疏水介孔分子筛的重量比为(0.5-5)：1，优选为(1-4)：1，更优选为(1-2)：1。优选地，所述接触的条件包括：搅拌的时间为10-18h，优选为10-13h；温度为50-80℃，优选为50-70℃。优选地，所述热处理的条件包括：温度为50-150℃，优选为80-120℃；时间为8-24h，优选为10-12h。优选地，步骤(4)还包括：在所述热处理之前，用第二有机溶剂洗涤所述负载型介孔分子筛。本专利技术第二方面提供了上述本专利技术的制备方法制得的负载型介孔分子筛。本专利技术第三方面提供了上述本专利技术的负载型介孔分子筛在挥发性有机化合物的吸附中的应用。通过上述技术方案，本专利技术首先在疏水性有机树脂合成过程加入介孔分子筛基体，从而在介孔分子筛表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载型介孔分子筛的制备方法，其特征在于，该方法包括：/n(1)在第一聚合反应条件下，将介孔分子筛基体与第一单体、第一有机溶剂、引发剂、交联剂进行第一聚合反应；/n(2)在步骤(1)的产物中加入第二单体和分散剂，并在第二聚合反应条件下进行第二聚合反应，制得表面疏水介孔分子筛；/n(3)将离子液体和第二有机溶剂的混合液，与所述表面疏水介孔分子筛进行接触；/n(4)分离步骤(3)的产物中的固相并进行热处理，得到负载型介孔分子筛。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载型介孔分子筛的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)在第一聚合反应条件下，将介孔分子筛基体与第一单体、第一有机溶剂、引发剂、交联剂进行第一聚合反应；
(2)在步骤(1)的产物中加入第二单体和分散剂，并在第二聚合反应条件下进行第二聚合反应，制得表面疏水介孔分子筛；
(3)将离子液体和第二有机溶剂的混合液，与所述表面疏水介孔分子筛进行接触；
(4)分离步骤(3)的产物中的固相并进行热处理，得到负载型介孔分子筛。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述介孔分子筛基体的粒径为100-200目，优选为150-180目；比表面积为800-1500m2/g，优选为1000-1250m2/g；孔容为1.2-1.8cm3/g，优选为1.2-1.5cm3/g；平均孔径为2-10nm，优选为3-5nm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一单体为氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙基丙烯酸正丁酯、乙基丙烯酸十六酯中的一种或多种；
优选地，所述第一有机溶剂为四氢呋喃、乙醇、苯、甲苯、氯仿、丙酮、环丁砜中的一种或多种；
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰；
优选地，所述交联剂为二乙烯苯、乙二醇二丙烯酸酯和二乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于介孔分子筛基体，所述第一单体的用量为50-100wt％，优选为70-100wt％；
优选地，所述第一有机溶剂与所述介孔分子筛基体的重量比为(5-10)：1，进一步优选为(6-8)：1；
优选地，相对于介孔分子筛基体，所述引发剂的用量为0.01-0.5wt％，更优选为0.1-0.2wt％；
优选地，相对于介孔分子筛基体，所述交联剂的用量为0.1-0.5wt％，更优选为0.2-0.3wt％。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一聚合反应的条件包括：温度为50-100℃，优选为60-80℃，时间为6-8h；
优选地，在步骤(1)中，所述介孔分子筛基体...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫柯乐，吕程，肖安山，林雨，李莹，张红星，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11