一种氨基改性吸附材料的制备方法技术

一种氨基改性吸附材料的制备方法，其特征在于：所述氨基改性吸附材料包括多孔材料MIL?101和氨基改性剂，多孔材料MIL?101与氨基改性剂的成分比为1?100mmol氨基改性剂/g?MIL?101，通过以下步骤制成：步骤一，将多孔材料MIL?101在50～300℃，真空度为0.1?100Pa条件下，保温1～20小时，进行脱气处理；步骤二，将氨基改性剂加入溶剂中，制成浓度为10～500mmol/L氨基改性剂溶液；步骤三，将经过脱气处理的多孔材料MIL?101加入到氨基改性剂溶液中，在常温下混合0.5?10小时，在氮气保护下进行嫁接反应，氮气流量为10～500ml/min，嫁接反应温度为50～300℃，嫁接反应时间为1～24小时；步骤四，将步骤三的反应产物过滤后，使用乙醇洗涤1?5次，在50?150℃温度下干燥1?10小时，制成氨基改性吸附材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，用于提高对高炉煤气中CO2的选择性分离，属于CO2吸附分离
，该方法以多孔材料MIL-101和氨基改性剂为原料，经过真空脱气，嫁接反应，过滤干燥等步骤即可制得氨基改性的吸附材料。本专利技术与现有材料相比，具有吸附量高，CO2选择性强，可循环利用等优点，制备工艺简单，易于工业化生产。【专利说明】
本专利技术涉及，用于提高对高炉煤气中CO2的选择性分离，属于CO2吸附分离
。技术背景钢铁冶炼过程中CO2排放主要来自高炉炼铁系统，其冶炼一吨铁将产生2000m3富含CO2的高炉煤气，由于热值较低，主要用于燃烧发电，实际发电效率大约只有20%左右，造成大量CO2排放。当前，国内外均在开展高炉煤气的提质利用技术研发，而实现高炉煤气提质利用的核心在于co2/n2/co体系中CO2的低成本分离。现有吸附剂CO2吸附量小，选择性低，难以分离得到高纯度的CO2，不能满足高炉煤气CO2分离的需求，现有的氨基改性吸附材料多采用浸溃法。例如中国专利号为200610085356.5的技术将TEPA等有机胺类涂布到介孔材料原粉表面制备了氨基改性吸附剂。尽管具有很高的吸附量和选择性，但有机胺类在高温条件下容易挥发，导致材料吸脱附循环稳定性差。因此，迫切需要开发一种对于CO2具有闻吸附量，闻选择性，闻循环稳定性的吸附材料。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题:克服现有技术的不足，提供一种用于选择性分离高炉煤气中CO2的氨基改性吸附材料的制备方法，具有吸附量高，CO2选择性强，可循环利用等优点，制备工艺简单，易于工业化生产。本专利技术的技术解决方案:，所述氨基改性吸附材料包括多孔材料MIL-101和氨基改性剂，多孔材料MIL-101与氨基改性剂的成分比为1-1OOmmol氨基改性剂/g MIL-101,通过以下步骤制成:步骤一，将MIL-101在50?300°C，真空度为0.Ι-lOOPa条件下，保温I?20小时，进行脱气处理；步骤二，将氨基改性剂加入溶剂中，制成浓度为10?500mmol/L氨基改性剂溶液；步骤三，将经过脱气处理的MIL-101加入到氨基改性剂溶液中，在常温下混合0.5-10小时，在氮气保护下进行嫁接反应，氮气流量为10?500ml/min，嫁接反应温度为50?300°C，嫁接反应时间为I?24小时；步骤四，将步骤三的反应产物过滤后，使用乙醇洗涤1-5次，在50_150°C温度下干燥1-10小时，制成氨基改性吸附材料。所述氨基改性剂为含有两个或两个以上氨基的有机多胺。所述氨基改性剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或对苯二胺中的一种。所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二甲基亚砜中的一种。所述多孔材料MIL-101的粒径为40-120目。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(I)本专利技术利用多孔材料MIL-101具有金属配位空位的特点，将有机胺类嫁接到多孔材料MIL-101表面，能够显著提高对CO2的选择性和吸附量，同时还具有高循环稳定性的优点。(2)本专利技术制备过程工艺简单，易于工业化生产。所制备的材料在保持原有高CO2吸附量的同时，显著抑制了 CO的吸附，在298K，CO和CO2分压分别为20KPa条件下，CO2对CO的选择性从1.8提升到29.5。【专利附图】【附图说明】图1为利用本专利技术方法制备的氨基改性吸附材料对CO2和CO的静态吸附曲线图；图2为利用本专利技术方法制备的氨基改性吸附材料对CO2吸附量随循环次数变化图。【具体实施方式】下面结合附图及具体实施例详细介绍本专利技术。但以下的实施例仅限于解释本专利技术，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。实施例1取lg40_120目的MIL-101在100°C，真空度约IPa下保温Ih进行脱气处理；然后将脱气处理的MIL-101加入到乙二胺的甲苯溶液中，溶液浓度为50mmol乙二胺/L甲苯，MIL-101与乙二胺的成分比为12mmol乙二胺/g MIL-101 ;常温搅拌lh，然后在80°C，氮气流量50ml/min的条件下反应3h ;反应产物过滤后，用乙醇洗涤2次，60°C下干燥8h，得到氨基改性吸附剂。经过测试，这种材料在25°C，IOOKPa条件下保持一段时间，CO2的平衡吸附量达到2.2mmol/g, CO2对CO的选择性达到20.1。实施例2取2g 40-120目的MIL-101在120°C，真空度约IOPa下保温2h进行脱气处理，然后将脱气处理的MIL-101加入到二乙烯三胺的二甲苯溶液中，溶液浓度为IOOmmol 二乙烯三胺/L二甲苯，MIL-101与二乙烯三胺的成分比为24mmol 二乙烯三胺/g MIL-101 ;常温搅拌2h，然后在100°C，氮气流量lOOml/min的条件下反应5h ；反应产物过滤后，用乙醇洗涤3次，80°C下干燥6h，得到氨基改性吸附剂。经过测试，这种材料在25°C，IOOKPa条件下保持一段时间，CO2的平衡吸附量达到2.5mmol/g, CO2对CO的选择性达到22.3。实施例3取1.5g 40-120目的MIL-101在120°C，真空度约30Pa下保温6h进行脱气处理，然后将脱气处理的MIL-1Ol加入到三乙烯四胺的氯苯溶液中，溶液浓度为200mmol三乙烯四胺/L氯苯，MIL-1Ol与三乙烯四胺的成分比为48mmol三乙烯四胺/g MIL-1Ol ;常温搅拌4h，然后在130°C，氮气流量200ml/min的条件下反应6h ;反应产物过滤后，用乙醇洗涤4次，100°C下干燥4h，得到氨基改性吸附剂。这种材料在25°C，IOOKPa条件下保持一段时间，CO2的平衡吸附量达到2.7mmol/g, CO2对CO的选择性达到25.2。实施例4取3g 40-120目的MIL-101在250°C，真空度约50Pa下保温18h进行脱气处理，然后将脱气处理的MIL-101加入到四乙烯五胺的二甲基亚砜溶液中，溶液浓度为300mmol四乙烯五胺/L 二甲基亚砜，MIL-1Ol与四乙烯五胺的成分比为72mmol四乙烯五胺/gMIL-101 ;常温搅拌8h，然后在170°C，氮气流量100ml/min的条件下反应24h ;反应产物过滤后，用乙醇洗涤5次，120°C下干燥3h，得到氨基改性吸附剂。经过测试这种材料在25°C，IOOKPa条件下保持一段时间，CO2的平衡吸附量达到2.9mmol/g, CO2对CO的选择性达到29.5。结果见图1。通过0)2和0)在该氨基改性吸附剂上的吸附等温线可以看出，相对于CO2, CO的吸附量很小，说明这种材料对CO2的吸附能力远远大于对CO的吸附能力，有利于从高炉煤气中选择性分离C02。图2显示了该材料CO2吸附量随循环次数的变化。随着循环次数的增加，CO2吸附量基本保持不变，说明该材料具有良好的循环稳定性。实施例5取0.5g40-120目的MIL-1Ol在250°C，真空度约IOOPa下保温20h进行脱气处理；然后将脱气处理的MIL-1Ol加入到对苯二胺的苯溶液中，溶液浓度为400mmol对苯二胺/L苯，MIL-1Ol与对苯二胺的成分比为96mmol对苯二胺/g MIL-1Ol ;常温搅拌10h，然后在80°C，氮气流量lOOml/min的条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基改性吸附材料的制备方法，其特征在于：所述氨基改性吸附材料包括多孔材料MIL?101和氨基改性剂，多孔材料MIL?101与氨基改性剂的成分比为1?100mmol氨基改性剂/g?MIL?101，通过以下步骤制成：步骤一，将多孔材料MIL?101在50～300℃，真空度为0.1?100Pa条件下，保温1～20小时，进行脱气处理；步骤二，将氨基改性剂加入溶剂中，制成浓度为10～500mmol/L氨基改性剂溶液；步骤三，将经过脱气处理的多孔材料MIL?101加入到氨基改性剂溶液中，在常温下混合0.5?10小时，在氮气保护下进行嫁接反应，氮气流量为10～500ml/min，嫁接反应温度为50～300℃，嫁接反应时间为1～24小时；步骤四，将步骤三的反应产物过滤后，使用乙醇洗涤1?5次，在50?150℃温度下干燥1?10小时，制成氨基改性吸附材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李会泉，王兴瑞，侯新娟，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：