[發明專利]導電聚合物聚苯胺吸附劑及其制法與應用

有效

• 申請號: 201810916901.3
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN110813256B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 周志斌;毛松柏;朱道平;陳園園;余勇;楊緒甲;宋麗
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化南京化工研究院有限公司
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02;B01J20/34
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發明屬于氣體凈化和環保技術領域，涉及導電聚合物聚苯胺吸附劑及其制法和應用。吸附劑主要用于從氣體混合物中脫除CO₂。制備參數：苯胺濃度0.1~0.6mol/L；氧化劑為過硫酸銨、Fe³⁺、H₂O₂等，苯胺與過硫酸銨的摩爾比范圍為1~5；反應介質酸溶液可以選擇硫酸、鹽酸、磷酸等無機酸；反應溫度?15~10℃；反應時間不低于2h；通過再摻雜提高所制備聚苯胺的電導率時，可使用氨基苯磺酸、β?萘磺酸、對甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸等有機酸。本發明的吸附劑在微觀結構上為聚苯胺納米線交織形成的微米球，具有較大比表面積、較高的CO₂吸附容量、較好的導電性。

技術領域

本發明屬于氣體凈化和環保技術領域，具體涉及一種電解吸附法吸附劑及其制備方法與應用。

背景技術

工業上進行CO₂脫除的場合很多，如合成氨、制氫、IGCC合成氣、天然氣、煙氣等。吸附法因工藝過程簡單、易達到較高和極高的凈化度、動力消耗也低和實現自動化等特點，在工業上得到了較多使用。在原理上吸附法通過吸附劑的物理吸附和（或）化學吸附脫除混合氣體中的CO₂，在工藝上依據吸附劑再生發生可分為變壓吸附、變溫吸附及它們的各種組合工藝或變體工藝。變壓吸附通過改變吸附劑在吸附和解吸的壓力，實現吸附劑的循環使用，一般高壓吸附、低壓解吸；變溫吸附則是改變吸附劑的吸附和解吸溫度來實現吸附劑的循環使用，一般低溫吸附、高溫再生。

電解吸附法是一種新穎、快速的解吸技術。電解吸附法利用吸附劑本身具有的導電和導熱性，吸附后直接通電或電磁誘導提供熱量使得被吸附的CO₂解吸，其實質上是一種新穎的變溫吸附技術。電解吸附法具有如下優點：(ⅰ)由于直接對吸附劑加熱，大幅降低了熱量在管道和輔助設備上的損失，能量利用率比間接用蒸汽或惰性氣體加熱高；(ⅱ)由于直接對吸附劑通電加熱，而不是通過載氣，吸附劑的加熱速率不受載氣和吸附劑間的傳熱傳質速率限制，升溫速度較快；(ⅲ)吹掃氣體流量不受吸附劑加熱速率的影響，尾氣濃度可以達到最大化；(ⅳ)與蒸汽加熱再生不同，直接通電加熱不會向體系中引入水，避免了從水溶性吸附質中分離氣體造成污染的可能；(ⅴ)吸附劑再生時，對設備的要求比傳統技術對設備的要求簡單。

吸附劑是設計吸附裝置或強化吸附過程的關鍵。吸附容量是吸附劑關鍵性能指標之一，它與吸附劑的比表面積、孔容、化學組成密切相關，而比表面積、孔容等又與吸附劑材料的微觀組織結構緊密相連。微納米結構的吸附材料可以為吸附質提供足夠多的吸附界面和傳至通道。聚苯胺是常見的含氮型導電聚合物，具有較好的導電性能，微納米結構的含氮導電聚合物材料具有豐富的微觀形態結構、含氮量一般高于活性炭等摻雜法制備的吸附劑。因此，微納米結構的聚苯胺是一種不錯的含氮型導電聚合物電解吸附法脫碳吸附劑材料。聚苯胺的微納米結構材料在過去十幾年里也得到了長足的研究，使用模板法、自組裝法、乳液法、界面聚合法等，采用一套特定的制備參數可得到特殊形貌結構微納米聚苯胺。

發明內容

本發明的目的是提出一種可用于電解吸附法吸附劑及其制備方法，該吸附劑為微納米結構的導電聚合物聚苯胺，主要用于從氣體混合物中脫除CO₂。

本發明提出的吸附劑在微觀結構上為聚苯胺納米線交織形成的微米球，本發明所提出方法制備的吸附劑形貌均一、具有較大比表面積、較好的導電性，可用在電解吸再生的吸附裝置上。

本發明所述的導電聚苯胺吸附劑，其特征在于經四探針電導率測試，電導率29-41s/cm，液氮BET比表面積為42-59m²/g，在1.0MPa和25℃的CO₂吸附容量為1.9-2.3mmol/g。

本發明提出的微觀結構的導電聚苯胺的制備方法總體上為非模板法先制備出由聚苯胺納米線交織形成的聚苯胺微米球，然后進行脫摻雜，最后進行再摻雜。