[發(fā)明專利]一種MOFs復(fù)合材料VOCs吸附劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310308019.1
• 申請(qǐng)日: 2023-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116272904A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐興;孫飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇雨田環(huán)境工程有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 宿遷嶸創(chuàng)運(yùn)營(yíng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32682
• 代理人: 黃天天

本發(fā)明公開(kāi)了一種MOFs復(fù)合材料VOCs吸附劑及其制備方法，通過(guò)活化活性炭，增加活性炭表面的羧基含量提高對(duì)金屬離子的吸附性，用其吸附金屬離子，合成MOFs時(shí)將其加入混合溶液中，使得MOFs晶體附著于活性炭表面結(jié)晶，使得MOFs材料易于成型。本發(fā)明的有益效果是：相比于傳統(tǒng)活性炭吸附劑，本發(fā)明合成的MOFs復(fù)合材料有更高的比表面積，吸附能力更強(qiáng)，對(duì)于吸附物質(zhì)的選擇性更高，此外，本發(fā)明將MOFs材料與碳復(fù)合，有效增加吸附劑穩(wěn)定性，同時(shí)使得MOFs材料易于成型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種MOFs復(fù)合材料VOCs吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)廢氣VOCs，即揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs(volatile?organic?compounds)，根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義，VOCs是在常溫下，沸點(diǎn)50℃至260℃的各種有機(jī)化合物。在我國(guó)，通常是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)化合物，或在20℃條件下蒸汽壓大于或者等于10Pa具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。環(huán)保意義上特指那些活潑的揮發(fā)性有機(jī)物，即會(huì)參加大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機(jī)物，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可以進(jìn)一步分為八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。VOCs的主要成分有：烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴，包括苯系物、有機(jī)氯化物、氟里昂系列、有機(jī)酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等，已鑒定出的有300多種。最常見(jiàn)的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲苯酯等。

VOCs的來(lái)源包括天然源和人為源，在城市里，VOCs的自然源主要是綠色植被，基本屬于不可控源；而其人為源主要包括不完全燃燒行為、溶劑使用、工業(yè)過(guò)程、油品揮發(fā)和生物作用等。目前我國(guó)VOCs排放主要來(lái)自固定源燃燒、道路交通、溶劑產(chǎn)品使用和工業(yè)過(guò)程。在眾多人為源中，工業(yè)源是主要的VOCs污染來(lái)源，具有排放集中、排放強(qiáng)度大、濃度高、組分復(fù)雜的特點(diǎn)。

VOCs室外主要來(lái)自室外工業(yè)氣體，是指工業(yè)生產(chǎn)或者各種機(jī)械散發(fā)出來(lái)的氣體，其范圍較為廣泛，包括工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的氣體、汽車尾氣、光化學(xué)煙霧等等。室內(nèi)主要來(lái)自燃煤和天然氣等燃燒產(chǎn)物、吸煙、采暖和烹調(diào)等的煙霧，建筑和裝飾材料、家具、家用電器、清潔劑和人體本身的排放等。

有機(jī)廢氣VOCs來(lái)源多種多樣，其產(chǎn)生的方式及排放的方式也不盡相同，因此，有機(jī)廢氣VOCs的處理方法需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。目前有機(jī)廢氣VOCs的處理方法主要有冷凝回收法、液體吸收法、膜分離法、燃燒法、活性炭吸附法、低溫離子液體法、生物處理法等方法以及多種工藝組合。

冷凝法是將廢氣降溫至VOCs成份露點(diǎn)以下，使之凝結(jié)為液態(tài)后回收的方法。多適用于高濃度(VOCs濃度≥5000ppm)、單一組分有回收價(jià)值的VOCs處理，處理效率在50％～85％之間，當(dāng)VOCs濃度≥1％時(shí)，回收率可達(dá)到90％。優(yōu)點(diǎn)是效率高，可回收組分；缺點(diǎn)是成本高、耗能大。冷凝法常協(xié)同其他技術(shù)一起使用，如將吸附、洗滌等作為前處理步驟。

吸收法是廢氣和洗滌液接觸使VOCs去除的方法，之后再用化學(xué)藥劑將VOCs中和、氧化或反應(yīng)掉。適用于高水溶性VOCs，不適用于低濃度氣體。VOCs去除率可達(dá)80％～90％。優(yōu)點(diǎn)是可去除氣態(tài)VOCs和顆粒物，傳質(zhì)效率高，對(duì)酸性氣體可以高效去除；缺點(diǎn)是有后續(xù)廢水處理問(wèn)題，維護(hù)費(fèi)用較高。

膜分離技術(shù)是利用人工合成膜，常用多孔玻璃態(tài)高分子材料形成分子篩膜，來(lái)回收揮發(fā)組分。適用于高濃度VOCs分離，回收效率可達(dá)90％～99％。優(yōu)點(diǎn)是高效、精細(xì)化程度高、可回收組分，可集成其他技術(shù)；缺點(diǎn)是成本高、存在膜污染、膜的穩(wěn)定性差，膜的通量小。