[發(fā)明專利]一種柔性吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110168250.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112958050B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡庚申;元慧力;姜偉;王月娟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 田書亞

本發(fā)明公開了一種柔性吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，所述柔性吸附劑由柔性吸附劑載體和吸附劑活性組分組成，所述柔性吸附劑載體為柔性氮摻雜碳纖維，所述吸附劑活性組分為混合有機(jī)胺，所述柔性氮摻雜碳纖維通過棉花在反應(yīng)釜內(nèi)通過無溶劑法分別用有機(jī)酸和有機(jī)堿進(jìn)行預(yù)處理，然后高溫碳化得到。柔性氮摻雜碳纖維負(fù)載有機(jī)胺后得到柔性吸附劑。該柔性吸附劑由于具有空隙，可以解決粉末吸附劑所具有的傳質(zhì)阻力和壓力降問題，并可進(jìn)行放大使用，該吸附劑在密閉空間和氣體凈化管中對二氧化碳、二氧化硫和硫化氫氣體均可表現(xiàn)出良好的吸附性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性吸附劑材料，特別是涉及一種柔性氮摻雜碳纖維基固體吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

全球由溫室效應(yīng)引起的氣候變暖現(xiàn)象在不斷加劇，大氣中的二氧化碳濃度持續(xù)增加，2020年已超過415ppm，因此減少二氧化碳排放的壓力十分迫切。目前較為成熟的二氧化碳捕集技術(shù)是有機(jī)胺溶液吸收法，主要通過乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪等有機(jī)胺水溶液吸收二氧化碳。該方法吸收效率高，但再生耗能大，對儀器腐蝕性強(qiáng)。因此，開發(fā)一種新型的二氧化碳分離和捕捉技術(shù)，非常必要且迫切。

我國北方部分農(nóng)村地區(qū)冬季取暖仍然主要依賴于在房間內(nèi)燒煤來取暖，房間內(nèi)會產(chǎn)生一定濃度的二氧化碳、二氧化硫氣體，對居民的身體健康產(chǎn)生危害。此外，工業(yè)生產(chǎn)的氣體一般也含有少量的雜質(zhì)氣體，如天然氣以及沼氣中含有一定量具有臭雞蛋氣味的硫化氫氣體，而天然氣和沼氣在燃燒過程中由于硫化氫氣體的同步燃燒釋放出刺激性的二氧化硫氣體，造成了大氣的污染，也對酸雨形成有著重要貢獻(xiàn)。

因此開發(fā)出可以同時吸附二氧化碳、二氧化硫、硫化氫氣體的吸附劑，特別是在模擬室內(nèi)環(huán)境的密閉空間以及在工業(yè)氣體凈化方面具有應(yīng)用前景的吸附劑具有重要的意義。

Xiaochun Xu等(EnergyFuels，2002，16，1463-1469)報道了一種“分子籃”二氧化碳吸附劑，他們將有機(jī)胺負(fù)載介孔氧化硅MCM-41的孔道內(nèi)，形成氧化硅-有機(jī)胺整體式復(fù)合物吸附劑，這種吸附劑外觀為固態(tài)粉末狀，吸附量大且再生能耗小。然而吸附劑呈現(xiàn)為粉末狀，大量使用粉末材料會堵塞管路設(shè)備，在吸附劑前后形成壓力降，因此難以在工業(yè)上實現(xiàn)放大應(yīng)用。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)中如何解決固體粉末吸附劑難以直接在密閉空間的使用，以及固體粉末吸附劑在氣體凈化管中堵塞管道的問題，且吸附劑需同時擁有較好二氧化碳、二氧化硫、硫化氫氣體吸附性能，尚需要進(jìn)一步去研究探討，以研發(fā)出更好的吸附材料，并解決吸附劑的傳質(zhì)阻力和壓力降問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種柔性吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，該吸附劑制備工藝簡單易控，所制得的吸附劑可直接在密閉空間如室內(nèi)使用，有望作為空氣凈化器的氣體過濾材料；同時在氣體凈化管中使用而不會產(chǎn)生明顯的傳質(zhì)阻力和壓力降問題，能有效解決氣體凈化管道的堵塞問題，并同時對二氧化碳、二氧化硫和硫化氫氣體具有良好的吸附性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種柔性吸附劑，所述吸附劑由柔性吸附劑載體和吸附劑活性組分組成，所述柔性吸附劑載體為柔性氮摻雜碳纖維，所述吸附劑活性組分為有機(jī)胺。

于本發(fā)明一實施例中，所述柔性氮摻雜碳纖維中氮元素含量為柔性碳纖維質(zhì)量的0.1～20wt％。

一種柔性吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將棉花置于水熱釜內(nèi)膽中，將一定量的甲酸和乙酸置于所述水熱釜內(nèi)膽中加熱，得到甲酸和乙酸蒸汽處理后的棉花；

(2)將甲酸和乙酸蒸汽處理后的棉花置于水熱釜內(nèi)膽中，將一定量的丙胺和丁胺混合物置于所述水熱釜內(nèi)膽中加熱，得到丙胺和丁胺蒸汽處理后的棉花；

(3)將丙胺和丁胺蒸汽處理后的棉花在氮氣中進(jìn)行高溫碳化，得到所述吸附劑載體柔性氮摻雜碳纖維；