【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大气污染控制技术和有机聚合物合成领域，具体涉及一种用于二氯甲烷吸附的稀土元素改性树脂的制备方法。
技术介绍
1、随着工业发展，油漆涂料、人造革、家用光亮剂、清洁剂等散发出来的挥发性有机污染物(volatile organic compounds，vocs)是造成空气污染的主要因素之一。vocs包括烷烃、芳香族化合物、卤代烃等，其中二氯甲烷、氯苯、氯乙烯等含氯挥发性有机物(cvocs)，由于其环境难降解性和持久性成为目前大气治理的重点。目前主要的cvocs治理技术有催化燃烧法、吸附法、生物法、吸收法、化学喷淋法等，由于氯元素的存在，采用燃烧技术容易产生二次剧毒污染物，如二噁英等。因此吸附法成为主流的cvocs净化技术。吸附法主要采用活性炭、硅胶、分子筛、大孔吸附树脂等作为吸附剂。
2、近年来多孔树脂在气体吸附方面受到广泛关注，其优点在于比表面积大、吸附速率快、可改性等。目前，多孔树脂对二氯甲烷气体的吸附容量普遍较低且相关研究成果较少。专利cn113145084a报道了对传统聚二乙烯基苯(pdvb)进行羧基改性方法，并用于提高低浓度苯类气体的吸附性能，但由于二氯甲烷的饱和蒸汽压较高，废气浓度通常较高，树脂对中高浓度的二氯甲烷无法做到完全吸附。此外，文献(fuel，2023,337,127130)报道了一种通过溶胀浸渍法在商用多孔树脂上负载亚铁离子，提高了对甲苯的吸附容量，并随后采用高级氧化技术对吸附的甲苯进行分解，实现树脂吸附能力的再生，但是二氯甲烷的极性较高，易电离出质子，属于酸性气体，亚铁离子由于其弱酸
技术实现思路
1、为了解决上述的问题，本专利技术提出了一种用于二氯甲烷吸附的稀土元素改性树脂的制备方法，该改性树脂中加入了碱性的亚胺结构，能够提高对酸性的二氯甲烷气体的吸附；亚胺基的改性材料的孔道结构以介孔为主，具有较高的孔体积和优良的气体扩散通道，从而能提高对二氯甲烷的吸附性能和吸附容量；此外，用溶胀浸渍法负载稀土元素铈或镧离子，这两种金属属于碱性金属，在增加了树脂表面的吸附活性位点的同时，也可以增强对二氯甲烷的亲和力，从而提高对二氯甲烷气体的吸附能力；另外pdvb具有苯环结构，因此具有良好的疏水性，减少了环境中水汽与二氯甲烷的竞争吸附。
2、本专利技术的技术方案如下
3、将二乙烯基苯、丙烯醛、四氢呋喃、过氧化苯甲酰和去离子水混合搅拌，经水热反应后，干燥得到醛基改性的pdvb；将醛基改性的pdvb、苯胺、氢氧化钠和乙醇混合经席夫碱反应后得到亚胺改性的pdvb；将亚胺改性的pdvb置于铈或镧的盐溶液中，采用溶胀浸渍法负载铈或镧的阳离子，得到稀土金属改性的树脂。一种用于二氯甲烷吸附的稀土元素改性树脂的制备方法，按照下述步骤进行制备：
4、步骤1：将二乙烯基苯、丙烯醛、过氧化苯甲酰、去离子水按一定质量比均匀混合，然后再倒入适量的四氢呋喃，常温下搅拌一段时间，经水热反应后得到醛基改性pdvb；
5、步骤2：将步骤1中得到的醛基改性pdvb放入乙醇中直至完全溶解加入适量苯胺，并加入适量氢氧化钠作为催化剂，在一定温度的水浴下搅拌一段时间后，将混合溶液转移至水热釜中，在一定温度下进行席夫碱反应形成亚胺结构，待乙醇挥发，经过滤、烘干得到亚胺改性pdvb，其结构式为：
6、
7、步骤3：将得到的亚胺改性pdvb用适量乙醇浸泡，使其溶胀，再加入一定量一定浓度的铈或镧的盐溶液，然后置于振荡培养箱中振荡一定时间，使铈或镧阳离子负载于多孔树脂的表面和内部孔道中，然后在一定温度下烘干过夜，再用去离子水和乙醇清洗干净，烘干得到稀土元素改性树脂。
8、优选地，步骤1所述的二乙烯基苯、丙烯醛、过氧化苯甲酰、去离子水的质量比为1.5～3:0.5～1.5:0.05:1～3；所述的四氢呋喃的用量与前者按体积比为8～15:1；所述的搅拌时间为6～9h；所述的水热反应时间为24～72h。
9、优选地，步骤2所述的苯胺的用量按与步骤一中丙烯醛的摩尔比范围为1～1.6:1；所述的氢氧化钠的量为0.2～0.6g；所述的水浴搅拌温度为40～80℃，搅拌时间为12～36h；所述的席夫碱反应的反应温度为60～120℃，反应时间为24～72h。
10、优选地，步骤3所述的乙醇的用量按乙醇液面高出树脂10～20mm；所述的铈或镧的盐溶液为硝酸盐、硫酸盐和氯化盐，盐溶液的量为5～20ml，浓度为的1～4m的溶液；所述的振荡转速为50～150r/min，振荡时间为12～18h；所述的烘干温度为60～120℃。
11、优选地，步骤1所述的二乙烯基苯、丙烯醛、过氧化苯甲酰、去离子水的质量比为2:1:0.05:2；所述的四氢呋喃的用量为30ml；所述搅拌时间为8h；所述的水热反应时间为48h。
12、优选地，步骤2所述的氢氧化钠的量为0.5g；所述的水浴搅拌温度为60℃，搅拌时间为24h；所述的席夫碱反应温度为120℃，反应时间为48h。
13、优选地，步骤3所述的乙醇的用量按乙醇液面高出树脂10mm；铈或镧的盐溶液为硝酸盐，盐溶液的量为10ml；所述的振荡转速为80r/min，振荡时间为12h；所述的烘干温度为80℃。
14、将所得树脂用于二氯甲烷有机废气吸附/脱附的净化方法包括如下步骤：
15、(1)首先将树脂组装到吸附设备中，混合有二氯甲烷的废气通过上述设备，与树脂接触后吸附到树脂孔道内部。
16、(2)二氯甲烷吸附达到饱和后，通入水蒸气进行脱附再生，富集的高浓度气态二氯甲烷脱附后，经冷凝设备低温冷凝，形成液态二氯甲烷与水的混合溶液，进入分层槽进行分层，最终回收液相二氯甲烷。
17、(3)经过水蒸气脱附后的树脂通入常温空气进行吹扫，冷却至室温后可对二氯甲烷再次吸附，从而实现对二氯甲烷的吸附/脱附循环净化。
18、本专利技术与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
19、(1)本专利技术提供了一种稀土元素改性树脂，该复合材料以醛基改性pdvb为骨架，在聚合物上进行席夫碱缩合反应形成亚胺结构，使材料拥有较高的容体积和良好的孔道结构；同时也在原有的以介孔为主的孔道结构中增加了微孔的比重，进一步增强材料的吸附性能。
20、(2)本专利技术在亚胺改性的pdvb的基础上负载了稀土元素铈或镧，这在孔道中形成活性点位，提高与二氯甲烷等的亲和力，提高其对二氯甲烷的吸附效果和吸附容量。
21、(3)本专利技术因pdvb和苯胺中的苯环结构而具有超高疏水性和亲油性，加入苯胺形成亚胺结构和负载稀土元素铈和镧使该树脂具有高比表面积、丰富的孔道结构、良好的热稳定性；此外在二氯甲烷吸附饱和之后，通过蒸汽热脱附或者真空脱附能够使复合材料再生，从而实现对改性树脂的多次循环使用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于二氯甲烷吸附的稀土元素改性树脂的制备方法，其特征在于：首先将树脂组装到吸附设备中，混合有二氯甲烷的废气通过上述设备，与树脂接触后吸附到树脂孔道内部。二氯甲烷吸附达到饱和后，通入水蒸气进行脱附再生，富集的高浓度气态二氯甲烷脱附后，经冷凝设备低温冷凝，形成液态二氯甲烷与水的混合溶液，进入分层槽进行分层，最终回收液相二氯甲烷。经过水蒸气脱附后的树脂通入常温空气进行吹扫，冷却至室温后可对二氯甲烷再次吸附，从而实现对二氯甲烷的吸附/脱附循环净化。
2.根据权利要求1所述的亚胺改性PDVB，其结构式为：
3.根据权利要求1所述的树脂制备方法，步骤一中二乙烯基苯、丙烯醛、过氧化苯甲酰、去离子水的质量比范围为1.5～3:0.5～1.5:0.05:1～3；所述的四氢呋喃的用量与前者按体积比为8～15:1；所述的搅拌时间为6～9h；所述的水热反应时间为24～72h。
4.根据权利要求1所述的树脂制备方法，步骤二中苯胺的用量按与步骤一中丙烯醛摩尔比范围为1～1.6:1；所述的氢氧化钠的量为0.2～0.6g；所述的水浴搅拌温度为40～80℃，搅拌时间为12
5.根据权利要求1所述的树脂制备方法，步骤三中乙醇的用量按乙醇液面高出树脂10～20mm；所述的铈或镧的盐溶液为硝酸盐、硫酸盐和氯化盐，盐溶液的量为5～20ml，浓度为的1～4M的溶液；所述的振荡转速为50～150r/min，振荡时间为12～18h；所述的烘干温度为60～120℃。
...【技术特征摘要】
1.一种用于二氯甲烷吸附的稀土元素改性树脂的制备方法，其特征在于：首先将树脂组装到吸附设备中，混合有二氯甲烷的废气通过上述设备，与树脂接触后吸附到树脂孔道内部。二氯甲烷吸附达到饱和后，通入水蒸气进行脱附再生，富集的高浓度气态二氯甲烷脱附后，经冷凝设备低温冷凝，形成液态二氯甲烷与水的混合溶液，进入分层槽进行分层，最终回收液相二氯甲烷。经过水蒸气脱附后的树脂通入常温空气进行吹扫，冷却至室温后可对二氯甲烷再次吸附，从而实现对二氯甲烷的吸附/脱附循环净化。
2.根据权利要求1所述的亚胺改性pdvb，其结构式为：
3.根据权利要求1所述的树脂制备方法，步骤一中二乙烯基苯、丙烯醛、过氧化苯甲酰、去离子水的质量比范围为1.5～3:0.5～1.5:0.05:1～3；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钰，邓晨枫，周志辉，冯涛，王黎，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。