一种阻燃疏水型多孔吸附剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种阻燃疏水型蜂窝吸附剂、制备方法及其应用。所述阻燃疏水型蜂窝吸附剂的制备方法简单、机械强度高、耐水热稳定性强，在含湿气VOCs治理中具有良好的挥发性有机物吸附性能以及使用寿命长等优点。附性能以及使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃疏水型多孔吸附剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种阻燃疏水型多孔吸附剂。更具体而言，本专利技术涉及阻燃疏水型多孔吸附剂、及其制备方法，本专利技术还涉及该阻燃疏水型多孔吸附剂在吸附处理挥发性有机物中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着国家对环保要求的日益提高，吸附法、催化氧化法、高温焚烧法、吸收法、冷凝法和膜分离法等回收技术广泛应用于各种含挥发性有机物(VOCs)的废气的回收/治理。其中，针对流量及浓度较为稳定的工业废气，已经有了相当成熟的治理方法，如采用催化氧化法处理PTA氧化尾气。然而，针对浓度及流量波动的含VOCs废气，单一的治理方法很难达到理想的效果。值得注意的是，对于风量较大(>10000Nm3/h)、VOCs浓度较低(<500mg/m3)的废气，采用冷凝法、膜分离法、吸收法等很难达到治标效果，高温焚烧虽然可以达标治理，但要补充大量的易燃气体如天然气等保持燃烧的温度，运行成本高。吸附
‑
催化氧化法是近年来针对这一难处理尾气的通用方法，工艺中的吸附剂通常为蜂窝状活性炭，但蜂窝活性炭吸附剂孔径较小(一般为微孔)不适合吸附分子直径较大的VOCs分子，并且，蜂窝活性炭吸附剂在空气存在的条件下不耐高温，水热稳定性差，吸附的物质在脱附过程中发生自聚反应，而且会有局部热点的产生，进而影响装置运行的安全性和可靠性。例如，中国专利技术专利CN106395817A公布了一种蜂窝型活性炭的制备方法，其不足在于材料用量虽然较多但有效利用率不高，对气体的吸附量小。
[0003]ZL201510778243.2 公开了一种分子筛吸附型材的制备方法，过程中采用玻璃纤维涂覆分子筛的方法，但分子筛在玻璃纤维上的涂覆粘合性不高，在过程中可能会脱落，影响长周期使用。另外，通常VOCs气体中有少量水汽存在，这部分水汽会对亲水性较好的吸附剂吸附性能产生不利影响。为此，中国专利技术专利CN111203175A公开了一种蜂窝状疏水性分子筛吸附剂，原料包括疏水性分子筛和粘合剂，其特征在于，所述粘合剂包括有机粘合剂和无机粘合剂，但这种疏水分子筛在前期疏水改性中所用的疏水改性化合物用量大，制成蜂窝吸附剂后可利用的疏水表面有限，价格昂贵。
[0004]因此，现有技术中，亟需一种吸附剂，其可以低成本地制造，对于VOCs具有良好的吸附性并且水热稳定优异，可以长期使用。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中的技术问题，本专利技术人在现有技术的基础上经过刻苦的研究，结果发现，通过使用选自凹凸棒土、高岭土中的至少一种作为原始基体，进一步配合以适当的无机多孔固体，并以疏水改性剂进行处理，可以制备得到一种阻燃疏水型多孔吸附剂，该吸附剂具有良好的挥发性有机物(VOCs或VOC)吸附性能并且性能稳定，由此完成了本专利技术。
[0006]具体而言，本专利技术提供一种阻燃疏水型多孔吸附剂，其特征在于，含有选自凹凸棒土、高岭土中的至少一种原始基体，选自无机多孔固体的至少一种无机材料，和疏水改性材
料的焙烧氧化物，基于所述吸附剂的总质量计，所述原始基体的含量为10~99.5质量%，优选20~99质量%，所述疏水改性材料的焙烧氧化物的含量为0.05~1质量%，优选0.05~0.5质量%，所述无机材料含量为0.5~90质量%，优选1~80质量%，更优选5~80质量%，进一步优选8~70质量%，更进一步优选为余量，所述吸附剂与水的接触角为40~90
°
，优选45~70
°
。
[0007]本专利技术还提供一种阻燃疏水型多孔吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将选自凹凸棒土和高岭土中的至少一种原始基体、以及选自无机多孔固体的至少一种无机材料，胶溶剂、以及水混合接触，制成可塑性混合接触体，其中，相对于原始基体和所述无机材料的总量，所述原始基体的含量为10~99.5质量%，优选20~99质量%，所述无机材料含量为0.5~90质量%，优选1~80质量%，更优选5~80质量%，进一步优选8~70质量%，更进一步优选为余量，优选所述无机多孔固体为选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化硅铝、氧化镁铝、氧化钛硅、二氧化钛、分子筛和蒙脱土中的至少一种；(2)任选地将可塑性混合接触体进行成型加工，得到多孔吸附剂坯体；(3)将上述步骤(1)中的混合接触体或步骤(2)中的多孔吸附剂坯体在惰性气体中焙烧，而后再与含有疏水改性剂的溶液进一步接触以获得改性的胚体；和(4)将改性的胚体进一步焙烧，制得阻燃疏水型多孔吸附剂；或者(1')使选自凹凸棒土和高岭土中的至少一种原始基体、选自无机多孔固体的至少一种无机材料分别与含有疏水改性剂的溶液接触后，进行焙烧，获得改性的原始基体、改性的无机材料，优选所述无机多孔固体为选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化硅铝、氧化镁铝、氧化钛硅、二氧化钛、分子筛和蒙脱土中的至少一种；(2')使上述改性的原始基体、改性的无机材料与胶溶剂、以及水混合接触，制成可塑性混合改性接触体；其中，相对于改性的原始基体和所述改性的无机材料的总量，所述改性的原始基体的含量为10~99.5质量%，优选20~99质量%，所述改性的无机材料含量为0.5~90质量%，优选1~80质量%，更优选5~80质量%，进一步优选8~70质量%，更进一步优选为余量；(3')任选地对可塑性混合改性接触体进行成型加工，得到多孔吸附剂改性坯体；和(4')将上述步骤(2')中的混合改性接触体或步骤(3')中的改性胚体进一步焙烧，制得阻燃疏水型多孔吸附剂。
[0008]本专利技术还提供一种多孔基体，其包括本专利技术上述的阻燃疏水型多孔吸附剂。
[0009]本专利技术还提供本专利技术上述的阻燃疏水型多孔吸附剂用于多孔基体(优选多孔载体)的用途。
[0010]本专利技术还提供本专利技术上述的阻燃疏水型多孔吸附剂用于吸附处理挥发性有机物中的用途。
[0011]技术效果本专利技术的阻燃疏水型多孔吸附剂的制备方法简单，不需要真空和微波处理，成本低廉，能够根据吸附质的分子尺寸对吸附剂进行设计，有效吸附去除VOCs。与现有技术相比，本专利技术阻燃疏水型多孔吸附剂中，采用疏水改性材料对于吸附剂进行处理，在多孔的内部构筑薄层疏水表面，对于吸附剂赋予一定的疏水性，并且制备过程中疏水改性剂添加量
少，成本更为低廉。
[0012]本专利技术的阻燃疏水型多孔吸附剂的水热性良好，在含湿气VOCs治理中可以发挥良好的吸附性能，并且长期稳定性优异。
具体实施方式
[0013]下面将结合具体实施方式对本专利技术的实施方案进行更为详细的说明，但是本领域的技术人员将会理解，下列描述的具体实施方式仅用于说明本专利技术，而不应视为对本专利技术的保护范围的限定。相反，本专利技术意图涵盖可被包括在由权利要求所限定的本专利技术范围之内的所有替代、修改和等同的方式。
[0014]在没有特别说明的情况下，本专利技术的各实施方案可以以任意地方式进行组合，由此而得的技术方案的转换、变形、改变也包括在本专利技术的范围之中，并且并未超出本专利技术的范围。
[0015]凹凸棒黏土(At本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃疏水型多孔吸附剂，其特征在于，含有选自凹凸棒土、高岭土中的至少一种原始基体，选自无机多孔固体的至少一种无机材料，和疏水改性材料的焙烧氧化物，基于所述吸附剂的总质量计，所述原始基体的含量为10~99.5质量%，优选20~99质量%，所述疏水改性材料的焙烧氧化物的含量为0.05~1质量%，优选0.05~0.5质量%，所述无机材料含量为0.5~90质量%，优选1~80质量%，更优选5~80质量%，进一步优选8~70质量%，更进一步优选为余量，所述吸附剂与水的接触角为40~90
°
，优选45~70
°
，优选所述无机多孔固体为选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化硅铝、氧化镁铝、氧化钛硅、二氧化钛、分子筛和蒙脱土中的至少一种。2.根据权利要求1所述的吸附剂，其中，所述吸附剂基本上由所述原始基体、所述无机材料和所述疏水改性材料的焙烧氧化物组成，优选所述吸附剂仅由所述原始基体、所述无机材料和所述疏水改性材料的焙烧氧化物组成。3. 根据权利要求1或2所述的吸附剂，其中，所述吸附剂BET比表面积为100~800m2·
g
‑1，优选110~800m2·
g
‑1，最可几孔径为2~16nm，优选为4~12nm，孔容为0.15~1.2ml
·
g
‑1，优选为0.3~1.2 ml
·
g
‑1。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的吸附剂，其中，所述疏水改性材料为硅源改性材料或金属化合物改性材料，优选为选自硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、(四)氯化硅、硅酸钠、钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、氯化钛、铝酸甲酯、铝酸乙酯、铝酸丙酯、铝酸酸丁酯、氯化铝中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的吸附剂，其被成型为外观为球形、正方体、长方体、圆柱体或拉西环的吸附剂成型体，所述成型体优选具有圆形、方形、三角形、六边形或者菱形中的一种或多种宏观孔道结构，优选所述单个宏观孔道的截面积为1mm2~80mm2，优选为1mm2~40mm2，孔壁厚度为1~4mm，优选1~2.5mm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的吸附剂，其中，所述吸附剂的正压强度为2～8MPa，优选为3～6MPa，侧压强度为0.1～2MPa，优选为0.2~1.5MPa。7.一种阻燃疏水型多孔吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将选自凹凸棒土和高岭土中的至少一种原始基体、以及选自无机多孔固体的至少一种无机材料，胶溶剂、以及水混合接触，制成可塑性混合接触体，其中，相对于原始基体和所述无机材料的总量，所述原始基体的含量为10~99.5质量%，优选20~99质量%，所述无机材料含量为0.5~90质量%，优选1~80质量%，更优选5~80质量%，进一步优选8~70质量%，更进一步优选为余量，优选所述无机多孔固体为选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化硅铝、氧化镁铝、氧化钛硅、二氧化钛、分子筛和蒙脱土中的至少一种；(2)任选地将可塑性混合接触体进行成型加工，得到多孔吸附剂坯体；(3)将上述步骤(1)中的混合接触体或步骤(2)中的多孔吸附剂坯体在惰性气体中焙烧，而后再与含有疏水改性剂的溶液进一步接触以获得改性的胚体；和(4)将改性的胚体进一步焙烧，制得阻燃疏水型多孔吸附剂；或者(1')使选自凹凸棒土和高岭土中的至少一种原始基体、选自无机多孔固体的至少一种无机材料分别与含有疏水改性剂的溶液接触后，进行焙烧，获得改性的原始基体、改性的无机材料，优选所述无机多孔固体为选自二氧化硅、氧化铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘经伟，孟杰，李泽壮，朱伟，陈韶辉，
申请(专利权)人：中国石化扬子石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：