[發明專利]用于中高濃度VOCs分離與回收的超高交聯樹脂及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110287717.5
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102391407A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 龍超;章亮;宋曉飛;吳劍;史家璐;伊勝楠;李麗;李愛民
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C08F212/14
• 分類號: C08F212/14;C08F212/36;C08F2/20;C08J9/28;C08J7/02;C08J3/24;B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及一種超高交聯吸附樹脂及其制備方法和用途，更具體的說是用于中高濃度VOCs分離與回收的超高交聯樹脂及其制備方法以及該樹脂在吸附回收中、高濃度氣體中揮發性有機物（VOCs）方面的應用。

背景技術

中高濃度的VOCs氣體在工業生產上普遍存在，如低沸點的二氯甲烷、甲苯等在很多行業被作為有機溶劑使用，其揮發產生的蒸氣經過冷凝后濃度仍可達2000ppmv；油品在轉運、儲存過程中揮發的氣體經過冷凝后其濃度仍可達5000-10000?ppmv。VOCs的排放不僅會引起健康、環境和安全等一系列問題，同時又造成巨大的經濟損失。因此，經濟有效地處理VOCs廢氣，具有環境、健康、經濟三重效益，對于推動我國循環經濟的發展和社會可持續發展意義重大。

吸附法由于可實現資源回收、工藝流程簡單及一次性投資少等優點，單獨或與其他技術集成的組合處理工藝已是當前國內外VOCs回收的主流技術，其中得到最廣泛研究和應用的吸附劑是活性炭。但活性炭孔徑分布在微孔區，再生困難；表面雜原子所具有的催化作用，吸附高濃度油氣時的高吸附熱可導致炭層的嚴重劣化(炭化)，甚至著火；以及機械強度低、容易破碎、吸濕強等缺點。相比于活性炭，吸附樹脂有易于調控的孔結構以及更好的機械強度，而且對VOCs的吸附較少受到空氣中濕度的影響，且表面并不具有催化作用，因此吸附樹脂在吸附回收環境中VOCs方面應具有較好的應用前景。

吸附樹脂主要分為兩大類：大孔吸附樹脂和超高交聯吸附樹脂，大孔吸附樹脂的孔徑主要分布于中孔區，而超高交聯吸附樹脂的孔徑主要分布于微孔區。該兩類樹脂用于吸附中高濃度的VOCs時都存在一些不足：微孔由于其孔壁吸附勢的疊加效應表現出強的吸附作用力，但是微孔的強吸附作用力會導致被吸附的VOCs解吸困難，脫附不徹底，而且微孔密集的樹脂由于其較低的孔容導致其吸附量偏低，因而微孔密集的樹脂主要適用于低濃度VOCs的富集回收；中孔發達的樹脂由于其孔容大，對中高濃度VOCs吸附容量大，但是由于其對低沸點VOCs吸附作用力弱，導致吸附效率較低，采用固定床吸附時出口濃度較高。因此針對中高濃度VOCs回收，耦合微孔區的強吸附作用力和中孔區的高吸附容量，開發出具有高比表面積微孔-中孔分布的超高交聯吸附樹脂就尤為重要，但該類樹脂的合成及應用未見公開文獻報道。

發明內容

1．發明要解決的技術問題：

本發明的目的在于提供一種用于中高濃度VOCs分離與回收的超高交聯樹脂及其制備方法和應用，通過采用良溶劑和非良溶劑的混合物作為混合致孔劑、過氧化苯甲酰和偶氮二異丁腈作為混合引發劑，并嚴格控制升溫程序，合成出用于中高濃度VOCs分離與回收的超高交聯樹脂，該樹脂具有合適微孔－中孔分布的高比表面積超高交聯吸附樹脂，可用于中高濃度的VOCs的分離與回收。

?2.?技術方案：

本發明的技術方案如下：

用于中高VOCs分離與回收的超高交聯樹脂，其孔主要集中在微孔區（0~2nm）和中孔區（2~50nm），其中微孔區和中孔區孔容分別不低于總孔容的35%，大孔區(＞50nm)孔容不大于總孔容的5%。

上述的用于中高濃度VOCs分離與回收的超高交聯樹脂其比表面積為：1000-1800?m²/g。

用于中高濃度VOCs分離與回收的超高交聯樹脂的制備方法，其步驟為

a：油相由單體、交聯劑和引發劑組成，單體為對氯甲基苯乙烯（VBC）、交聯劑為二乙烯苯（DVB）、致孔劑為良溶劑甲苯與非良溶劑正庚烷組成的混合致孔劑（甲苯與正庚烷的質量比為9:1-1:1）、引發劑為過氧化苯甲酰（BPO）和偶氮二異丁腈（AIBN）組成的混合引發劑（BPO與AIBN的質量比為1：1），其中VBC與DVB的質量比為9：1-1:9，致孔劑用量為VBC和DVB總量的50%-150%，引發劑占油相的質量比為0.5%～1.5%；

b：水相為溶解了分散劑的水溶液，其中分散劑由明膠和無機鹽組成，明膠為水相質量的0.5%～1.5%，無機鹽類為Na₂CO₃、NaCl或MgSO₄,其質量分數分別占水相質量的1.5%-2%，2%-3%，4%-5%；

c：將配好的油相a在攪拌下加入到水相b中，并加入3-5滴質量分數為5%的亞甲基藍（?MB）溶液作為助分散劑，采用懸浮聚合法合成出帶有氯甲基的苯乙烯-二乙烯苯共聚物，具體升溫程序如下：?