CN108704622B - 一种吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附材料的制备方法。a、将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀，形成混合料，将附着基浸于混合料中，使混合料粘附于附着基上，得到吸附材料；或者b、将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀，形成混合料，然后将混合料成型，得到吸附材料。本发明将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀涂覆于附着基或者制成成型材料，减少了风阻，涂覆在附着基表面或者制成成型材料，减少了原材料使用量，降低了成本，还提高了VOCs吸附再生。本发明的吸附材料主要用于VOCs(挥发性有机物)的吸附。

Description

一种吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明属于挥发性有机物处理领域，具体涉及一种吸附材料及其制备方法。
背景技术：
挥发性有机物(VOCs)是指参与大气光化学反应的有机化合物，包括非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚等)、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等。大部分VOCs都是有毒有害的物质，对人体健康构成了严重威胁，浓度过高时会引起中毒，并且能够引起人体器官的疾病，有些VOCs甚至能引起基因突变和致癌，如某些酮类、苯类、醛类、多环芳烃和亚硝胺等。鉴于此，处理处置有机废气是很有必要的。
目前，常用于回收VOCs方法有冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法。其中吸附法是目前最广泛的回收技术，其原理是利用吸附剂(活性炭、分子筛等)的多孔结构，将废气中的VOCs捕获，废气得到净化而排入大气，尤其适用于中低浓度或者比较有经济价值的VOCs回收处理。对于吸附法处理而言，关键在于吸附剂，吸附剂的孔结构和表面化学特性是影响吸附剂性能的重要因素，其中孔结构更具决定性。IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)把吸附剂的孔分为3类：小于2.0nm的微孔、2.0～50nm的中孔、大于50nm的大孔，孔的大小不同其吸附机理也各不相同。
其中得到最广泛研究和应用的吸附剂是活性炭，活性炭一般都具有高度发达的微孔结构和高的比表面积。但是，活性炭吸附剂在应用中还存在以下不足(1)微孔区的过度发达，导致由于孔体积的限制使吸附容量偏低且存在脱附不彻底；(2)机械强度较低，循环使用时容易破碎，造成设备压降增大等问题；(3)表面杂原子所具有的催化作用，吸附高浓度VOCs时的高吸附热可导致炭层的严重劣化炭化，甚至着火；(4)因表面亲水性含氧官能团的存在，气体中湿分会显著影响对VOCs的吸附。
聚合物吸附材料是可以根据被分离对象而进行结构设计的高分子吸附剂，由于其具有高微孔体积、高比表面积(可达2000m3/g以上)、良好的机械强度、易于调控的孔结构和表面化学及可再生性等特点，除了在有机废水治理领域得到成功应用，对废气也有良好的吸附性能，与活性炭和疏水性分子筛一起被美国环保总署列为用于吸附控制VOCs的三种主要吸附剂之一。目前应用较多的主要是颗粒状的聚合物材料，如聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒，这些材料使用的时候许多缺点，如颗粒状聚合物树脂在废气处理过程中堆放过多，会导致风阻过大，废气无法从树脂中经过，所以无法达到净化的作用，如堆放过少，那么净化效果就无法达到国家排放标准。此外，为了达到净化效果，树脂材料用量较多，成本高昂。
发明内容：
本发明的目的是提供一种克服现有颗粒状聚合物树脂风阻过大，净化效果好，原材料使用量少，成本低廉的吸附材料及其制备方法。
本发明的吸附材料是通过以下方法制备的：
a、将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀，形成混合料，将附着基浸于混合料中，使混合料粘附于附着基上，得到吸附材料；或者b、将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀，形成混合料，然后将混合料成型，得到吸附材料。
所述的聚合物吸附材料优选为聚苯乙烯交联二乙烯基苯、聚丙烯酸衍生物、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯基吡啶类和聚氯乙烯中的一种或两种以上。
当为a时，所述的辅料包括粘合剂、助剂和溶剂。进一步优选，还包括分散剂。所述的粘合剂可以为水性丙烯酸乳液、酚醛树脂、环氧树脂、中性硅溶胶和羧甲基纤维素中的一种或两种以上；所述的助剂为脂肪酰胺、磷酸酯和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上；所述的溶剂可以为水或乙醇；所述的分散剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或二种以上。
当为b时，所述的辅料包括粘合剂、助剂、增稠剂和黏土；所述的粘合剂为中性硅溶胶、铝溶胶、环氧树脂、酚醛树脂、水性丙烯酸中的一种或两种以上；所述的助剂为脂肪酰胺、磷酸酯、硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上；所述的增稠剂为羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或两种以上；所述的黏土为膨润土、高岭土、活性白土、伊利石黏土、凹凸棒粉中的一种或两种以上。
所述的附着基可以为蜂窝型附着基、平面型附着基或转轮型附着基。
所述的蜂窝型附着基可以为蜂窝铝、蜂窝牛皮纸、蜂窝芳纶纸、蜂窝青稞纸、蜂窝玻璃纤维纸、蜂窝陶瓷纤维纸、泡沫陶瓷、泡沫金属、蜂窝不锈钢网或蜂窝铝网。
所述的平面型附着基可以为平面铝箔、平面牛皮纸、平面芳纶纸、平面青稞纸、平面玻璃纤维纸、平面陶瓷纤维纸、平面无纺布、平面不锈钢筛网或平面铝筛网。
所述的转轮型附着基可以为玻璃纤维纸转轮、陶瓷纤维纸转轮或铝转轮。
所述的附着基优选在黏附混合料前将附着基置于硝酸中浸泡，然后用去离子水冲洗，干燥后得到预处理的附着基；在预处理的附着基表面涂覆硅烷偶联剂水溶液，干燥后得到涂有硅烷偶联剂的附着基。
所述的b的将混合料成型优选是将混合料挤压成蜂窝型颗粒、实心柱状颗粒、三叶草型颗粒、四叶草型颗粒或空心柱状颗粒。
本发明将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀涂覆于附着基或者制成成型材料，减少了风阻，涂覆在附着基表面或者制成成型材料，减少了原材料使用量，降低了成本，还提高了VOCs吸附再生。本发明的吸附材料主要用于VOCs(挥发性有机物)的吸附。
附图说明：
图1是转轮芯实体图；
图2是在不同截面风速条件下吸附材料转轮的压降变化图；
图3是涂覆有吸附树脂的转轮对乙酸乙酯的吸附能力图；
图4为本发明制备的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒图；
图5是聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒对VOCs的脱附情况图；
图6是聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒和活性炭的水接触角图，A：聚苯乙烯交联二乙烯基苯水接触角；B：活性炭水接触角；
图7是聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体和聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒外观对比图；A：聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒；B：聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体；
图8是聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体和聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒对VOCs的吸附情况图；其中，颗粒状树脂代表聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒，蜂窝状树脂代表聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体；
图9是压降测试装置图；其中，1、空气泵；2、阀门；3、空气净化器；4、玻璃转子流量计；5、吸附柱；6、数字式微压计；
图10是聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体和聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒在相同条件下的压差变化图；其中，颗粒状材料代表聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒，蜂窝状材料代表聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体；
图11是VOCs吸附材料涂覆蜂窝铝箔前后外观对比图；A：涂覆VOCs吸附材料前的蜂窝铝箔；B：涂覆VOCs吸附材料后的蜂窝铝箔；
图12是蜂窝铝箔涂覆VOCs吸附材料后对VOCs的吸附情况图；
图13是涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔与聚苯乙烯树脂颗粒蒸汽脱附VOCs回收效果图；其中，蜂窝体代表涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
一、吸附材料转轮
原料，按质量分数计，包括：树脂(聚合物吸附材料)粉末54-88％、粘合剂5-20％、分散剂1-3％、助剂1-3％、无水乙醇5-20％；a、按上述含量，将树脂粉末、粘合剂、分散剂、助剂和无水乙醇混合均匀制成浆料；b、将蜂窝体浸于浆料中，使浆料浸涂负载至蜂窝体表面，干燥即得吸附材料转轮。所述的树脂粉末是将树脂利用湿磨或者干磨磨成粉，其中湿磨时球磨机的研磨时间为4-8h，转速为30-40rpm/min，球磨子、树脂和水的体积比为(1.4～2.2)∶1∶(0.8～1.2)，湿磨后树脂需真空抽滤去除多余水分；干磨时球磨机的研磨时间为2-4h，转速为30-40rpm/min，球磨子和树脂的体积比为1∶(1～1.2)，总体积不超过料筒体积的三分之二。所述的干燥，其烘干温度为120-300℃，热风干燥1-4h。
本发明采用在蜂窝转轮上涂覆VOCs吸附树脂，降低了风阻，原料使用量少而吸附效率不变，降低了生产成本。此外，吸附树脂具有比活性炭和沸石分子筛高的吸附容量，转轮使用时能耗降低。所选用的蜂窝转轮基材导热性能优越，便于VOCs脱附再生。
实施例1：
1、聚苯乙烯交联二乙烯基苯吸附转轮的制备
本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂：54wt％；水性丙烯酸乳液：20wt％；硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)：3wt％；磷酸酯：3wt％；无水乙醇：20wt％。具体制备步骤为：步骤(1)：将厚度为0.2mm的陶瓷纤维纸利用锟压机压制成为高度3mm，波纹间距为4mm的瓦楞状，喷定型胶，定型后的纤维纸收卷制成直径460mm，厚度为400mm的转轮状蜂窝体。步骤(2)：将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨8h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到树脂粉末。步骤(3)将树脂粉末、水性丙烯酸乳液、氨丙基三乙氧基硅烷、磷酸酯和无水乙醇搅拌均匀成为浆液，转轮状蜂窝体浸泡于浆液中1min后，真空抽滤，然后再浸泡于浆液中1min后真空抽滤，重复操作5次，得到负载有浆液的转轮状蜂窝体。步骤(4)负载有浆液的转轮状蜂窝体于120℃热风干燥4h后即得到吸附树脂转轮，转轮编号G01。由图1B可知吸附树脂转轮中的陶瓷纤维纸表面均匀的附着了一层黄色的吸附树脂，表面粗糙有颗粒感，经过计算重量变化，陶瓷纤维纸上树脂材料的附着量为200％，树脂负载牢固，在7m/s的风速条件下不会脱落。将陶瓷纤维纸进行封装即可得到转轮芯(图1A)。
2、吸附树脂转轮和蜂窝活性炭的阻力测试
将吸附树脂转轮和蜂窝活性炭分别置于动力管中，以空气为气源，转子流量计控制流量，利用数字式微压计测试装填了转轮的动力管两端在不同风量下的压力差。由图2可知，在同等风速条件下，吸附树脂转轮(图中的转轮)的压差仅为蜂窝活性炭的80％左右。由于标准的活性炭规格为100*100*100mm，在相同高度下，蜂窝活性炭堆积造成的错位对空气阻力大于转轮，使用过程中阻力降低，进一步可降低能耗达到预定的吸附效果。
3、吸附树脂转轮对乙酸乙酯动态吸附能力的测试
采用动态吸附装置测试转轮的净化率，具体操作如下：
将吸附树脂转轮安装在动态吸附装置中，控制乙酸乙酯的浓度和流速，测量排气口乙酸乙酯浓度，计算净化效率。
如图3所示，吸附树脂转轮规格为直径460mm，厚400mm，在相同截面风速(1m/s)不同乙酸乙酯浓度(170、360、850、1100mg/m3)条件下，转轮对乙酸乙酯的吸附效率在96-98％左右。
实施例2：
玻璃纤维纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材选择玻璃纤维纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：粉状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂：60wt％；酚醛树脂：20wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：2wt％；磷酸酯：2wt％；无水乙醇：16wt％。负载有浆液的转轮状蜂窝体于300℃热风干燥1h。此配方制备的转轮编号为G02，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。
实施例3：
芳纶纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末：65wt％；水性丙烯酸：15wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：3wt％；十二烷基苯磺酸钠：2wt％；无水乙醇：15wt％。制备的转轮编号为G03，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。
实施例4：牛皮纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材牛皮纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯：70wt％；环氧树脂：10wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：3wt％；脂肪酰胺：2wt％；无水乙醇：15wt％。此配方制备的转轮编号为G04，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。
实施例5：青稞纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材青稞纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯：80wt％；中性硅溶胶：8wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：1wt％；脂肪酰胺：1wt％；无水乙醇：10wt％。此配方制备的转轮编号为G05，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。所述的聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末是将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为1.4∶1∶1.2。采用2L树脂+2.4L去离子水+2.8L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/min的转速，研磨4h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末。
实施例6：青稞纸上涂覆聚苯乙烯交联二乙烯基苯，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：基材青稞纸，本实施例中涂覆材料所用原料质量分数为：聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末：88wt％；中性硅溶胶：5wt％；氨丙基三乙氧基硅烷：1wt％；脂肪酰胺：1wt％；无水乙醇：5wt％。所述的聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末是将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为2.2∶1∶0.8。采用2L树脂+1.6L去离子水+4.4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/min的转速，研磨4h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯粉末。此配方制备的转轮编号为G06，按照实施例1的方法进行乙酸乙酯净化效率的实验。
表1
编号 G01 G02 G03 G04 G05 G06
乙酸乙酯净化率 98％ 97％ 97％ 96％ 96％ 95％
二、聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒
原料：按质量分数计，包括：聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂50-82％、粘合剂5-15％、助剂0-5％、增稠剂1-5％、黏土10-25％；
按上述质量比，将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂研磨成粉，然后与粘合剂、助剂、增稠剂、黏土加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出初胚，将初胚切成颗粒状，烘干即得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。
所述的将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂研磨成粉是可以是湿磨也可以是干磨，其中湿磨时球磨机的研磨时间为4-8h，转速为30-40rpm/min，球磨子、聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水的体积比为(1.4～2.2)∶1∶(0.8～1.2)，湿磨后树脂需真空抽滤去除多余水分；干磨时球磨机的研磨时间为2-4h，转速为30-40rpm/min，球磨子和聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂的体积比为1∶(1～1.2)，总体积不超过料筒体积的三分之二。
所述的烘干其烘干温度为80-200℃，时间为1-4h，采用热风烘干。
将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为2∶1∶1，30rpm/min的转速，研磨8h，研磨后的泥浆状树脂经过真空抽滤，去除多余的水分，得到处理后的树脂，按照质量分数计，将处理后的树脂62％、水性丙烯酸15％、凹凸棒粉20％、羧甲基纤维素3％加入到真空练泥机中搅拌0.5h后挤出成柱状混合物，将混合物加入挤条机中，挤压成型，150℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。
该柱状颗粒材料具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气。所用试剂相对简单，易于获得，成型方法简便易行。
实施例1：
1、聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒的制备
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为2∶1∶1。采用2L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+2L去离子水+4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨8h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂62％、水性丙烯酸15％、凹凸棒粉20％、羧甲基纤维素3％加入到真空练泥机中搅拌0.5h后挤出成柱状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，150℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-1。由图4可知，成型后的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒样品为淡黄色柱状颗粒，粒径为12mm，堆积密度为0.25g/mL，按其质量百分比计算，1m3聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒样品的用量为155kg；而微球颗粒(原料中的颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂)堆积密度为0.35g/mL，1m3微球颗粒的用量为350kg，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂成型后大大降低了原材料的使用。
2、聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒对乙酸乙酯的吸附情况测定
采用常温静态吸附实验测试柱状颗粒(聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒)和微球(原料中的颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂)对乙酸乙酯的吸附能力，具体操作步骤如下：称取10g左右样品放入150℃烘箱干燥3h，然后称量样品质量，置于干燥培养皿中，然后将培养皿放入密闭的干燥器。干燥器底部放入装有乙酸乙酯的玻璃皿。样品每吸附24h后，称量样品质量，记录数据，放回干燥器。此后4h称重一次直至材料重量稳定，认为此时达到了吸附饱和状态，结果如表1所示。由表1可知，成型后的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒对乙酸乙酯的吸附率比微球颗粒(原料中的颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂)下降了40％左右，考虑到成型材料中，树脂的用量仅为62％，且粘合剂对树脂孔结构有一定的影响，可知成型材料并没有明显降低树脂的吸附效率。
表1：聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒对VOCs的吸附情况
样品类型 平均值吸附率
聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒 47.05％
微球颗粒 83.33％
3、聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒对乙酸乙酯的脱附情况测定
采用动态蒸汽脱附装置测试材料的脱附率，吸附实验结束后，停止所有进风并打开蒸汽发生器，待蒸汽稳定后通入反应管中，出口接水冷装置，每隔2min计量乙酸乙酯的脱附量，直至乙酸乙酯体积不再增加为止。根据溶剂的吸附量计算脱附效率，结果如图5所示。由图5可知，随着时间的推移溶液的回收率逐渐上升，聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒(图中的柱状颗粒)在相同时间下回收率高于微球型颗粒(图中的微球颗粒，为原料中的颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂)材料，这是由于柱状颗粒堆密度较小，导热性能优于微球型材料，成型后的材料也能达到较高的脱附效率。
4、聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒疏水性能测试
采用接触角法测量聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒和活性炭的疏水性能，在进行表面检测前，每种材料先后置于含洗衣粉的自来水、自来水、蒸馏水的超声波发生器中清洗各10min，取出后在蒸馏水中漂洗5min，然后在室温下置于滤纸上晾干，并与滤纸一起放入硅胶(预先在150℃干燥2h)干燥器内干燥24h。测量时，用微量进样器(2.0mL)将检测液体在距固体表面约3mm处垂直、小心地滴加在固体表面，形成座滴，液滴体积为3-5μL，直径为1-2mm，测量时间不超过1min，取10次(每次间隔2s)接触角的平均值作为该座滴的接触角，取10个座滴的接触角平均值作为该液体在该表面的接触角。所有测量均在室温(25℃)下进行，结果如图6所示。由图6可知，聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒的水接触角为132.15°(图6A)，活性炭的水接触角为48.92°(图6B)，水接触角越大水性越好，一般90°作为亲水和疏水的分界线。
实施例2
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为2∶1∶1。采用2L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+2L去离子水+4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/min的转速，研磨4h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂67％、中性硅溶胶10％、膨润土20％、羧甲基纤维素3％加入到真空练泥机中搅拌1h后挤出成柱状状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，200℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-2，按照实施例1的方法进行效果实验，实验证明本实施例的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气(表2)。
实施例3
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为1.5∶1∶0.8。采用1L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+0.8L去离子水+1.5L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨7h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂73％、环氧树脂5％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％、高岭土15％、羧甲基纤维素5％加入到真空练泥机中搅拌1h后挤出成柱状状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，150℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-3，按照实施例1的方法进行效果实验，实验证明本实施例的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气(表2)。
实施例4
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为1.4∶1∶1.2。采用1L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+1.2L去离子水+1.4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨8h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂82％、酚醛树脂5％、活性白土10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％、聚丙烯酰胺1％加入到真空练泥机中搅拌1h后挤出成柱状状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，200℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-4按照实施例1的方法进行效果实验，实验证明本实施例的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气(表2)。
实施例5：
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为2.2∶1∶1。采用2L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+2L去离子水+4.4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨8h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22um孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂50％、水性丙烯酸15％、脂肪酰胺5％、凹凸棒粉25％、羧甲基纤维素5％加入到真空练泥机中搅拌0.5h后挤出成柱状状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，80℃烘4h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-5按照实施例1的方法进行效果实验，实验证明本实施例的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气(表2)。
实施例6：
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂体积比为1∶1。采用1L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+1L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm/min的转速，研磨2h。研磨后的树脂可通过300目筛即为合格，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂62％、水性丙烯酸15％、凹凸棒粉20％、羧甲基纤维素3％加入到真空练泥机中搅拌0.5h后挤出成柱状状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，150℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-6，按照实施例1的方法进行效果实验，实验证明本实施例的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气(表2)。
实施例7：
树脂材料选用颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂加入球磨机研磨桶中，球磨子、颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂体积比为1∶1.2。采用1.2L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+1L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/min的转速，研磨4h。研磨后的树脂可通过300目筛即为合格，得到处理后的树脂。按照质量分数计，将处理后的树脂62％、水性丙烯酸15％、凹凸棒粉20％、羧甲基纤维素3％加入到真空练泥机中搅拌0.5h后挤出成柱状状混合物。将混合物加入挤条机中，挤压成型，150℃烘1h，冷却后切成颗粒状，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。该树脂颗粒编号为CR-7，按照实施例1的方法进行效果实验，实验证明本实施例的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒具有较低的堆积密度，粉尘少，且具有较高的疏水性能，易再生，可有效的吸附大气中的VOCs废气(表2)。
表2不同成型配方制备的柱状颗粒的各项性能对比
Figure BDA0001698229510000111
三、聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体
按总质量分数100％计，将49-87％的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末，5-20％的粘合剂，2-6％的助剂，1-5％的增稠剂和5-20％的黏土作为原料，将所述的原料混合均匀得到泥料，将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚，蜂窝状初胚经干燥后得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。优选，所述的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末是将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂在球磨机上干磨，研磨时间为2-4h，转速为30-40rpm，球料体积比为1∶(1～1.2)，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末；
或者，将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂在球磨机上湿磨，研磨时间为4-8h，转速为30-40rpm，球料水体积比为(1.4～2.2)∶1∶(0.8～1.2)，得到泥浆状树脂，泥浆状树脂经真空抽滤后得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。
所述的干燥优选为微波干燥。所述的微波干燥的温度优选为120℃，时间优选为1-4h。
本发明采用粘合剂对聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂进行成型，大大降低了在VOCs吸附过程中的压降，降低了能耗。此外，蜂窝状材料粉尘污染小，便于储存和运输。相对于蜂窝活性炭，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体具有更高的吸附效率，且疏水性强，耐高温，可用热至气或蒸汽进行脱附，不需额外添加氮气保扩。相对于蜂窝分子筛，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体吸附性能更好，便于商业化应用。
实施例1：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末84％、水性丙烯酸乳液5％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％、羧甲基纤维素2％和凹凸棒粉7％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水比为2∶1∶1。采用2L聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒+2L去离子水+4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格；步骤(2)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1680g、水性丙烯酸乳液100g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g、羧甲基纤维素40g和凹凸棒粉140g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥1h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。图7A所示为干燥的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒，白色圆球状，粒径为0.2-0.7mm，其堆积密度为0.35g/mL；图7B所示为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体，淡黄色，规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm，堆积密度为0.21g/mL。按其质量百分比计算，1m3聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂的用量为176.4kg；1m3聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂的用量为350kg，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体成型后大大降低了原材料的使用。
实施例2：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末49％、环氧树脂20％、脂肪酰胺3％、磷酸酯3％、聚丙烯酰胺5％和膨润土20％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格；步骤(2)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末980g、环氧树脂400g、脂肪酰胺60g、磷酸酯60g、聚丙烯酰胺100g和膨润土400g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥1h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm。
实施例3：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末87％、酚醛树脂5％、十二烷基苯磺酸钠1％、磷酸酯1％、羧甲基纤维素1％和高岭土5％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格；步骤(2)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1740g、酚醛树脂100g、十二烷基苯磺酸钠20g、磷酸酯20g、羧甲基纤维素20g和高岭土100g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥1h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm。
实施例4：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末65％、中性硅溶胶15％、脂肪酰胺2％、磷酸酯2％、羧甲基纤维素3％和凹凸棒粉13％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将6L聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒与7.2L去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为2.2∶1∶1.2。采用2L树脂+2.4L去离子水+4.4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格；步骤(2)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1300g、中性硅溶胶300g、脂肪酰胺40g、磷酸酯40g、羧甲基纤维素60g和凹凸棒粉260g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥1h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm。
实施例5：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末84％、水性丙烯酸乳液5％、脂肪酰胺1％、硅烷偶联剂1％、羧甲基纤维素2％和凹凸棒粉7％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：取6L聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒与4.8L去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水比为1.4∶1∶0.8。采用2L树脂+1.6L去离子水+2.8L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm的转速，研磨4h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格；步骤(2)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1680g、水性丙烯酸乳液100g、脂肪酰胺20g、硅烷偶联剂20g、羧甲基纤维素40g和凹凸棒粉140g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥4h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm×2mm。
实施例6：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末84％、水性丙烯酸乳液5％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％、羧甲基纤维素2％和活性白土7％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将6L聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒和6L球磨子加入球磨机研磨桶中，球料比为1∶1。密封后按照30rpm的转速，研磨4h，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末可通过300目筛即为合格；步骤(2)：称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1680g、水性丙烯酸乳液100g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g、羧甲基纤维素40g和活性白土140g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥4h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm。
实施例7：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末84％、水性丙烯酸乳液5％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％、羧甲基纤维素2％和凹凸棒粉7％。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将6L聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒和5L球磨子加入球磨机研磨桶中，球料比为1∶1.2。密封后按照40rpm的转速，研磨2h，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末可通过300目筛即为合格；步骤(2)：称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1680g、水性丙烯酸乳液100g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g、羧甲基纤维素40g和凹凸棒粉140g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥4h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm。
实施例8：
本实施例中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末84％、聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液5％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％、羧甲基纤维素2％和凹凸棒粉7％。其中，聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液中的聚丙烯腈与二甲基亚砜的质量比为1∶3。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的具体制备步骤为：步骤(1)：将聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L球磨子的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格；步骤(2)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末。称取聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂粉末1680g、聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液100g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g、羧甲基纤维素40g和凹凸棒粉140g加入真空练泥机内混合均匀成泥料，再将泥料由成型挤出机挤出成蜂窝状初胚；步骤(3)：将得到的蜂窝状初胚120℃微波干燥1h，冷却后即为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的规格为100mm*100mm*100mm，孔的横截面规格为2mm*2mm。
实施例9：
1、聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体与聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒对VOCs吸附性能的测试
采用常温静态吸附实验测试实施例1制得的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体和聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒(粒径为0.2-0.7mm，其堆积密度为0.35g/mL)这两种形状的材料对VOCs的吸附效果，具体操作步骤如下：称取3g左右样品放入150℃烘箱干燥3h，然后称量样品质量，置于干燥培养皿中，然后将培养皿放入密闭的干燥器。干燥器底部放入装有挥发性有机溶剂的玻璃皿。分别使用苯、二甲苯、乙酸乙酯作为测试样品，样品每吸附4h后，称量样品质量，记录数据，放回干燥器。以此重复直至材料重量稳定，认为此时达到了吸附饱和状态。我们统一以吸附材料对苯、二甲苯和乙酸乙酯的吸附量作为测试指标，以最高值为100％，用相对吸附率对苯、二甲苯和乙酸乙酯作图，结果见图8所示。可以看出，在相同质量下，对于不同的有机溶剂，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体比聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒在吸附率上均有降低，平均降低20％左右。单位质量的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体中聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂的用量仅为80％左右，由此可知聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体并没有明显降低聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒的吸附效率。
2、聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体与聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒压降测试
将实施例1制得的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体和聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒(粒径为0.2-0.7mm，其堆积密度为0.35g/mL)分别置于动力管中，接入如图9所示的压降测试装置中，压降测试装置包括空气泵1、阀门2、空气净化器3、玻璃转子流量计4、吸附柱5和数字式微压计6，以空气为气源，玻璃转子流量计6控制流量，利用数字式微压计6测试装填了树脂模块的动力管两端在不同风量下的压力差。由图10可知，在同等风速条件下，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体的压差仅为聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂颗粒的10％左右，得益于蜂窝状材料良好的孔结构，使用过程中阻力降低，进一步可降低能耗达到预定的吸附效果。
3、聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体、蜂窝活性炭、蜂窝分子筛对二甲苯吸附能力测试
采用常温静态吸附实验测试聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体、蜂窝活性炭、蜂窝分子筛这三种蜂窝状吸附材料对二甲苯的吸附能力，具体操作步骤如下：称取10g左右样品放入150℃烘箱干燥3h，然后称量样品质量，置于干燥培养皿中，然后将培养皿放入密闭的干燥器。干燥器底部放入装有二甲苯的玻璃皿。样品每吸附24h后，称量样品质量，记录数据，放回干燥器。此后4h称重一次直至材料重量稳定，认为此时达到了吸附饱和状态。
表1三种蜂窝材料对二甲苯的吸附率情况
Figure BDA0001698229510000161
从表1中可以看出，在常温常压的条件下聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体对二甲苯的吸附率明显高于蜂窝活性炭和蜂窝分子筛，实施例1制得的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体(实施例1蜂窝体)的平均吸附率分别是蜂窝活性炭和蜂窝分子筛的2倍和4.7倍。聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体不仅具有优良的结构，在降低风阻的同时保持着较高的吸附效率，是一种理想的VOCs吸附材料，可以大规模商业化应用。从表1中可以看出，采用聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液为粘合剂制备的聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂蜂窝体(实施例8蜂窝体)对二甲苯的吸附量极低，这是由于粘合剂堵塞了树脂材料的孔结构导致其对二甲苯吸附能力的降低。由于蜂窝活性炭在制备的过程中需要煅烧，在煅烧的过程中粘合剂燃烧分解，堵塞的孔又重新疏通，因此粘合剂对蜂窝活性炭吸附效能影响不大，而本材料制备过程中不需要煅烧，粘合剂对孔的堵塞是造成材料吸附能力下降的主要原因。
四、蜂窝铝箔上涂覆聚合物吸附材料
将蜂窝基材置于硝酸中浸泡，然后用去离子水冲洗，干燥后得到预处理的蜂窝基材；在预处理的蜂窝基材表面涂覆硅烷偶联剂水溶液，干燥后得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝基材；按总质量分数100％计，将54-88％的吸附树脂粉末，5～20％的粘合剂，2～7.5％的助剂和5～20％的去离子水作为原料，将所述的原料混合均匀，得到VOCs吸附材料；将VOCs吸附材料涂覆到涂有硅烷偶联剂的蜂窝基材表面，烘干后得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝基材。
所述的吸附树脂粉末是将吸附树脂加入到球磨机的研磨桶中进行干磨，研磨时间为2-4h，转速为30-40rpm，球料体积比为1∶(1～1.2)，得到吸附树脂粉末；或者，将吸附树脂加入到球磨机的研磨桶中进行湿磨，研磨时间为4-8h，转速为30-40rpm，球料水体积比为(1.4～2.2)∶1∶(0.8～1.2)，得到泥浆状树脂，泥浆状树脂经真空抽滤后得到吸附树脂粉末。所述的硅烷偶联剂水溶液优选为质量分数为1～5％的硅烷偶联剂水溶液。
所述的烘干的温度为120℃-300℃，烘干时间优选为1-2h。
本发明采用在蜂窝基材上涂覆VOCs吸附材料，能达到与树脂直接蜂窝成型相同的降低压降的效果，且材料用量少，降低了生产成本。此外，VOCs吸附材料比蜂窝成型所用粘合剂含量较少，降低了粘合剂对多孔材料的堵塞，缓解了吸附能力的降低。所选用的蜂窝基材导热性能优越，便于VOCs脱附再生。
实施例1：
1、蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将聚苯乙烯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯树脂粉末，称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。由图11可知光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到80wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
2、涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔对VOCs的吸附能力测试
采用常温静态吸附实验测试涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔和聚苯乙烯树脂颗粒对VOCs的吸附效果，具体操作步骤如下：称取20g左右样品放入150℃烘箱干燥3h，然后称量样品质量，置于干燥培养皿中，然后将培养皿放入密闭的干燥器。干燥器底部放入装有挥发性有机溶剂的玻璃皿。分别使用苯、二甲苯、乙酸乙酯作为测试样品，样品每吸附12h后，称量样品质量，记录数据，放回干燥器。以此重复直至材料重量稳定，认为此时达到了吸附饱和状态。由于涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔重量包括蜂窝基材和VOCs吸附材料的重量，我们以VOCs吸附材料的负载量为基准计算涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔的吸附效率，统一以树脂颗粒对苯、二甲苯和乙酸乙酯的吸附量作为测试指标，以最高值为100％，用相对吸附率对苯、二甲苯和乙酸乙酯作图，结果见图12所示，在相同质量下，对于不同的有机溶剂，涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔上VOCs吸附材料比树脂颗粒在吸附率上均有降低，平均降低20％左右。考虑到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔上单位质量的VOCs吸附材料中聚苯乙烯树脂的用量仅为78％，由此可知在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料并没有明显降低聚苯乙烯树脂的吸附效率。
3、涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔蒸汽脱附VOCs性能测试
采用动态脱附装置测试材料的脱附率，具体操作如下：吸附实验结束后，停止所有进风并打开蒸汽发生器，待蒸汽稳定后通入反应管中，出口接水冷装置，每隔2min计量有机溶剂的脱附量，直至溶剂体积不再增加为止。根据溶剂的吸附量计算脱附效率。如图13所示，在相同时间下涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔的脱附效率高于聚苯乙烯树脂颗粒，这是由于涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔具有良好的导热性能，脱附速率和效率较高。
实施例2：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括苯乙烯树脂62.5％、酚醛树脂20％、脂肪酰胺3.5％、磷酸酯4％和去离子水10％。在蜂窝玻璃纤维纸上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝玻璃纤维纸浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝玻璃纤维纸；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝玻璃纤维纸表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝玻璃纤维纸；步骤(3)：将苯乙烯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到苯乙烯树脂粉末，称取苯乙烯树脂粉末1250g、酚醛树脂400g、脂肪酰胺70g、磷酸酯80g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝玻璃纤维纸浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝玻璃纤维纸。蜂窝玻璃纤维纸经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝玻璃纤维纸对VOCs吸附材料的负载量达到150wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例3：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括甲基丙烯酸树脂68％、中性硅溶胶5％、水性丙烯酸15％、十二烷基苯磺酸钠2％和去离子水10％。在蜂窝芳纶纸上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝芳纶纸浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝芳纶纸；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝芳纶纸表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝芳纶纸；步骤(3)：将甲基丙烯酸树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到甲基丙烯酸树脂粉末，称取甲基丙烯酸树脂粉末1360g、中性硅溶胶100g、水性丙烯酸300g、十二烷基苯磺酸钠40g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝芳纶纸浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝芳纶纸。光滑的蜂窝芳纶纸经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝芳纶纸对VOCs吸附材料的负载量达到120wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例4：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括氨基修饰聚苯乙烯树脂(购自南京大学高分子材料研究中心，货号：AH-1)88％、环氧树脂5％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水5％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将氨基修饰聚苯乙烯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到氨基修饰聚苯乙烯树脂粉末，称取氨基修饰聚苯乙烯树脂粉末1760g、环氧树脂100g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水100g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到77wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例5：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂54％、羧甲基纤维素20％、脂肪酰胺3％、磷酸酯3％和去离子水20％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将聚苯乙烯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯树脂粉末，称取聚苯乙烯树脂粉末1080g、羧甲基纤维素400g、脂肪酰胺60g、磷酸酯60g和去离子水400g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到76wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例6：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将6L聚苯乙烯树脂颗粒与4.8L去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为1.4∶1∶0.8。采用2L树脂+1.6L去离子水+2.8L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯树脂粉末，称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到75wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例7：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将6L聚苯乙烯树脂颗粒与7.2L去离子水加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2.2∶1∶1.2。采用2L树脂+2.4L去离子水+4.4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm的转速，研磨4h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯树脂粉末，称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到74wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例8：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中5min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将聚苯乙烯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯树脂粉末，称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到73wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例9：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为5％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将聚苯乙烯树脂颗粒与去离子水各取6L加入球磨机研磨桶中，球料水体积比为2∶1∶1。采用2L树脂+2L去离子水+4L研磨球的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照30rpm的转速，研磨8h，得到泥浆状树脂。泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。步骤(4)：泥浆状树脂经过真空抽滤(双层0.22μm孔径的滤纸，压力-0.07MPa)，去除多余的水分，得到聚苯乙烯树脂粉末，称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到72wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例10：
本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将6L聚苯乙烯树脂颗粒与6L研磨球加入球磨机研磨桶中，球料体积比为1∶1。密封后按照30rpm的转速，研磨4h，得到聚苯乙烯树脂粉末。聚苯乙烯树脂粉末可通过300目筛即为合格。步骤(4)：称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，120℃热风干燥1h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到71wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例11：本实施例中VOCs吸附材料所用原料为：按总质量分数100％计，包括聚苯乙烯树脂78％、水性丙烯酸乳液10％、脂肪酰胺1％、磷酸酯1％和去离子水10％。在蜂窝铝箔上涂覆VOCs吸附材料的方法，具体制备步骤为：步骤(1)：将蜂窝铝箔浸入质量分数为10％的硝酸中3min，取出，用去离子水冲洗后干燥，得到预处理的蜂窝铝箔；步骤(2)：将质量分数为1％的氨丙基三乙氧基硅烷水溶液涂抹在预处理的蜂窝铝箔表面，120℃热风干燥15min，得到涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔；步骤(3)：将6L聚苯乙烯树脂颗粒与5L研磨球加入球磨机研磨桶中，球料体积比为1∶1.2。密封后按照40rpm的转速，研磨2h，得到聚苯乙烯树脂粉末。聚苯乙烯树脂粉末可通过300目筛即为合格。步骤(4)：称取聚苯乙烯树脂粉末1560g、水性丙烯酸乳液200g、脂肪酰胺20g、磷酸酯20g和去离子水200g加入搅拌器中混合均匀，得到VOCs吸附材料。步骤(5)：将涂有硅烷偶联剂的蜂窝铝箔浸没在VOCs吸附材料中1min，反复5次，若有堵孔则用小风机疏通，300℃热风干燥2h，得到涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔。光滑的蜂窝铝箔经VOCs吸附材料涂布之后表面变得粗糙有颗粒感，称重计量显示蜂窝铝箔对VOCs吸附材料的负载量达到70wt％，VOCs吸附材料负载牢固，在7m/s的风速条件下VOCs吸附材料不会脱落。
实施例12：
按照实施例1步骤2的方法测试涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔对二甲苯的吸附能力，按照实施例1步骤3的方法测试涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔蒸汽脱附二甲苯性能，结果见表1。
表1涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔对二甲苯的吸附率及脱附率
实施例 1 4 5 6 7 8 9 10 11
二甲苯吸附率 62.7％ 61.4％ 60.5％ 59.8％ 59.1％ 58.4％ 57.1％ 56.0％ 55.5％
二甲苯脱附率 98.9％ 98.7％ 98.7％ 98.5％ 98.4％ 98.4％ 98.3％ 98.1％ 98.1％
从表1可以看出，实施例1和实施例4～11的涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔对二甲苯的吸附率在55％-63％之间，对二甲苯的脱附率均能达到98％以上。实施例1的涂覆有VOCs吸附材料的蜂窝铝箔对二甲苯的吸附率达到62.7％，对二甲苯的脱附率达到98.9％。

Claims (7)

1.一种吸附材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
a、将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀，形成混合料，将附着基浸于混合料中，使混合料粘附于附着基上，得到吸附材料；或者b、将聚合物吸附材料研磨成粉后与辅料混合均匀，形成混合料，然后将混合料成型，得到吸附材料；
所述的将聚合物吸附材料研磨成粉是将聚合物吸附材料利用湿磨或者干磨磨成粉，其中湿磨时球磨机的研磨时间为4-8 h，转速为30-40 rpm，球磨子、树脂和水的体积比为（1.4～2.2）：1：（0.8～1.2），湿磨后树脂需真空抽滤去除多余水分；干磨时球磨机的研磨时间为2-4 h，转速为30-40 rpm，球磨子和树脂的体积比为1：（1～1.2），总体积不超过料筒体积的三分之二；
所述的附着基为蜂窝型附着基、平面型附着基或转轮型附着基；所述的蜂窝型附着基为蜂窝铝、蜂窝牛皮纸、蜂窝芳纶纸、蜂窝青稞纸、蜂窝玻璃纤维纸、蜂窝陶瓷纤维纸、泡沫陶瓷、泡沫金属或蜂窝不锈钢网；所述的平面型附着基为平面铝箔、平面牛皮纸、平面芳纶纸、平面青稞纸、平面玻璃纤维纸、平面陶瓷纤维纸、平面无纺布、平面不锈钢筛网或平面铝筛网；所述的转轮型附着基为玻璃纤维纸转轮、陶瓷纤维纸转轮或铝转轮；
所述的聚合物吸附材料为聚苯乙烯交联二乙烯基苯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当为a时，所述的辅料包括粘合剂、助剂和溶剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的粘合剂为水性丙烯酸乳液、酚醛树脂、环氧树脂、中性硅溶胶和羧甲基纤维素中的一种或两种以上；所述的助剂为脂肪酰胺、磷酸酯和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上；所述的溶剂为水或乙醇。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括分散剂，所述的分散剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或二种以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当为b时，所述的辅料包括粘合剂、助剂、增稠剂和黏土；所述的粘合剂为中性硅溶胶、铝溶胶、环氧树脂、酚醛树脂、水性丙烯酸中的一种或两种以上；所述的助剂为脂肪酰胺、磷酸酯、硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上；所述的增稠剂为羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或两种以上；所述的黏土为膨润土、高岭土、活性白土、伊利石黏土、凹凸棒粉中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的b的将混合料成型是将混合料挤压成蜂窝型颗粒、实心柱状颗粒、三叶草型颗粒、四叶草型颗粒或空心柱状颗粒。
7.一种按照权利要求1、2、3、4、5或6 所述的制备方法制备得到的吸附材料。
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