[發明專利]含有MOFs吸附劑的氣體鋼瓶

在審

• 申請號: 201710351153.4
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN108939814A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 李瑩;林雨;張紅星;孫曉英;肖安山;鄒兵
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 張惠明

本發明涉及一種含有MOFs吸附劑的氣體鋼瓶，主要解決現有技術中高壓儲氣鋼瓶制作成本高、有毒氣體易泄露的問題。本發明通過采用一種含有MOFs吸附劑的氣體鋼瓶，包括鋼瓶、瓶帽、截流閥、出氣裝置和吸附劑，所述截流閥是控制氣體出入存儲容器的裝置，所述出氣裝置接口管含有錐形的內螺紋，用來連接壓力表，顯示容器中氣體壓力，所述吸附劑為金屬有機骨架材料；所述的金屬有機骨架材料是由金屬離子與含氧、氮有機配體自組裝形成的三維骨架晶體材料，以及通過在有機配體骨架上添加?NH₂、?OH官能團合成MOFs選擇性吸附材料的技術方案較好地解決了上述問題，可用于有毒氣體儲存中。

技術領域

本發明涉及一種含有MOFs吸附劑的氣體鋼瓶。

背景技術

高純有毒氣體是微電子工業重要的原材料，能否對有毒氣體進行合理存儲和使用關系著人們的生命健康。目前，常用的存儲有毒氣體的裝置是高壓氣體鋼瓶，即將有毒氣體壓縮到無縫耐高壓氣瓶中儲存和使用。但劇烈的壓力(～10MPa)存在很大安全隱患，如氣體泄漏甚至爆炸。雖然，現有技術中，有對高壓氣瓶進行改進的報道，如在鋼瓶外層纏繞玻璃纖維和環氧樹脂的混合物或在內膽外表面纏繞碳纖維樹脂形成保護層殼，來增加高壓氣瓶的安全性，但并不能從根本上解決問題。此外，耐高壓氣瓶的制作工藝流程復雜、投入成本高。而吸附式存儲氣體鋼瓶是在鋼瓶內填裝高比表面積的氣體專用吸附劑，利用其巨大的比表面積和豐富的孔結構，在常溫、較低壓(＜5MPa)下即可達到高壓氣體鋼瓶的儲氣量，更加安全可靠。另外，吸附式存儲不需要使用耐高壓鋼瓶，降低了鋼瓶制作難度和投入成本。吸附劑的氣體存儲性能是吸附式存儲氣體鋼瓶的關鍵。

金屬有機骨架材料(MOFs)是一種新型的多孔骨架材料，相對于活性炭、分子篩等傳統吸附材料，具有巨大的比表面積(2000-10000m²/g)和很高的孔隙率，在有毒氣體吸附過濾及存儲領域具有大優勢。

因此，將具有高比表面積的MOFs吸附材料填裝在氣體鋼瓶中，以安全可靠的方式存儲高純有毒氣體，使人體免于有毒氣體的危害，是非常有價值的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中高壓儲氣鋼瓶制作成本高、有毒氣體易泄露的問題，提供一種新的含有MOFs吸附劑的氣體鋼瓶。該氣體鋼瓶具有鋼瓶制作工藝簡單、安全性較好的優點。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下：一種含有MOFs吸附劑的氣體鋼瓶，包括鋼瓶、瓶帽、截流閥、出氣裝置和吸附劑，所述截流閥是控制氣體出入存儲容器的裝置，所述出氣裝置接口管含有錐形的內螺紋，用來連接壓力表，顯示容器中氣體壓力，所述吸附劑為金屬有機骨架材料；所述的金屬有機骨架材料是由金屬離子與含氧、氮有機配體自組裝形成的三維骨架晶體材料，以及通過在有機配體骨架上添加-NH₂、-OH官能團合成MOFs選擇性吸附材料。

上述技術方案中，優選地，所述鋼瓶帽是鋼瓶截流閥的保護裝置，它可以避免氣瓶在搬運過程中碰撞、損壞截流閥，保護出氣口螺紋不被損壞。

上述技術方案中，優選地，所述存儲有毒氣體種類包括一氧化碳(CO)、硫化氫(H₂S)、氯化氫(HCl)、磷化氫(PH₃)、砷化氫(AsH₃)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、氯氣(Cl₂)、光氣(COCl₂)、氰化氫(HCN)、芥子氣(S(CH₂CH₃Cl)₂)。

上述技術方案中，優選地，所述吸附劑的裝填體積與氣體鋼瓶體積之比為0.1-1:1。

上述技術方案中，更優選地，所述吸附劑的裝填體積與氣體鋼瓶體積之比為0.6-1:1。

上述技術方案中，優選地，所述吸附式氣體鋼瓶內氣體壓力范圍為0.1-5MPa。