CN111318271A - 一种吸附VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒及其制备方法 - Google Patents

一种吸附VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种吸附VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒及其制备方法。原料：按质量分数计，包括：大孔吸附树脂60‑80％、胶黏剂15‑30％、黏土5‑10％；按上述质量比，将大孔吸附树脂研磨成粉，然后与胶黏剂、黏土加入搅拌机内混合均匀成泥料，再将泥料由造粒机挤出初胚颗粒，烘干即得大孔吸附树脂柱状颗粒。本发明公开了一种吸附VOCs的柱状树脂颗粒的制备方法，相比于专利CN108940230A，本发明在其原有的优点上进一步简化了制备工艺，提高了成型材料的结构强度及耐久性，具备较高的吸附容量和净化效率。

Description

一种吸附VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒及其制备方法
技术领域：
本发明属于挥发性有机物吸附材料成型的技术领域，具体涉及一种吸附VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒及其制备方法。
背景技术：
大孔吸附树脂是一类不含交换基团且有大孔结构的高分子吸附树脂，具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积，可以有选择地通过物理吸附有机物，是20世纪60年代发展起来的新型有机高聚物吸附剂，已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。大孔吸附树脂最早是用在吸附水溶液中的有机物，近年来逐渐发展到废气治理领域，用于VOCs的净化处理。
大孔吸附树脂原材料粒径一般在1mm以下，由于其较低的堆积密度，较大的风阻，一般仅用于高浓度、低风量的VOCs处理，且造价高昂，一定程度上限制了其使用范围。目前急需寻找一种合适的方式对大孔吸附树脂的形状进行改良，使其应用于更加广泛的废气治理领域。专利CN108940230A提供了一种大孔吸附树脂的成型方法，极大的扩展了使用领域。但是还存在结构强度低、易掉粉、重复性差、吸附性能下降严重等问题，还需要进一步的改良以克服以上缺点，使其更好的应用于VOCs治理领域。
发明内容：
本发明的目的是提供一种具有风阻小，再生性能优良，可多次重复使用并且有效的吸附大气中的VOCs废气的大孔吸附树脂柱状颗粒。
本发明的大孔吸附树脂柱状颗粒是通过以下方法制备的：
原料：按质量分数计，包括：大孔吸附树脂60-80％、胶黏剂15-30％、黏土5-10％；
按上述质量比，将大孔吸附树脂研磨成粉，然后与胶黏剂、黏土加入搅拌机内混合均匀成泥料，再将泥料由造粒机挤出初胚颗粒，烘干即得大孔吸附树脂柱状颗粒。
所述粘合剂为水性聚丙烯酸类、水性聚苯乙烯类、水性聚甲基丙烯酸酯类、水性聚醋酸乙烯酯类、水性聚氨酯类等其中至少一种。
所述黏土包括石脂、蒙脱石、蛭石、水铝英石、凹凸棒土、堇青石、高铝石、莫来石等其中至少一种
所述的将大孔吸附树脂研磨成粉是可以是湿磨也可以是干磨，其中湿磨时，将大孔吸附树脂和水的体积比为(1～2.5)∶1的量加入到球磨机的料筒中，总体积不超过料筒体积三分之二，球磨机的研磨时间为8-10h，转速为30-40rpm/min，湿磨后树脂需离心甩干去除多余水分；干磨时是将大孔吸附树脂加入到球磨机的料筒中，大孔吸附树脂的体积不超过料筒体积的二分之一，球磨机的研磨时间为5-6h，转速为50-60rpm/min。
所述的烘干其烘干温度为100-150℃，时间为4-6h，采用热风或红外烘干。
优选，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，树脂和水体积比为2∶1，总体积不超过料筒体积三分之二，35rpm/min的转速，研磨10h，研磨后的泥浆状树脂经过离心甩干，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70％、水性聚丙烯酸25％、凹凸棒土5％在搅拌机中搅拌混匀20分钟，将混合物加入造粒中，挤压成型，成型的泥胚经120℃红外烘干4h，冷却后即得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。
本发明公开了一种吸附VOCs的柱状树脂颗粒的制备方法，相比于专利CN108940230A，本发明在其原有的优点上进一步简化了制备工艺，提高了成型材料的结构强度及耐久性，具备较高的吸附容量和净化效率。
附图说明：
图1为本发明制备的树脂柱状颗粒与专利CN108940230A制备的柱状颗粒吸附效果对比图。
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的。
实施例1：
1、树脂柱状颗粒的制备
树脂材料选用聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂，将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，聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂和水体积比为2∶1，总体积为料筒体积的三分之二。采用2L颗粒状聚苯乙烯交联二乙烯基苯树脂+1L去离子水的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照35rpm/min的转速，研磨10h。研磨后的泥浆状树脂可通过300目筛即为合格。泥浆状树脂经过离心甩干，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70％、水性聚丙烯酸25％、凹凸棒土5％加入到搅拌机中搅拌20min。将搅拌均匀的混合物加入造粒机中，挤压成型，120℃红外烘干4h，冷却后即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1。
2、聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒对不同VOCs组分的动态吸附测试
在直径340mm高300m的吸附罐中堆填100mm高度的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒，调节进风口风速保证气体与吸附材料的接触时间为1s，鼓泡产生气源，用便携式VOCs检测仪测量吸附罐进出口浓度。
表1聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒(编号为1)对不同种类有机废气的吸附情况
Figure BDA0002405441170000041
由表1可知，吸附材料(聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒)对不同溶剂的吸附容量不同，在执行目前国家最为严格的30mg mg/m3情况下，吸附材料的动态吸附容量波动较大，其中对乙酸乙酯和DMF具有较好的吸附效果。
3、不同工艺柱状树脂颗粒动态吸附测试对比
按照专利CN108940230A中最优的制备工艺(实施例1)制作相同大小的树脂颗粒(CR-1)，编号为2。在直径340mm高300m的吸附罐中堆填100mm高度的柱状树脂颗粒，调节进风口风速保证气体与吸附材料的接触时间为1s，鼓泡产生气源，用便携式VOCs检测仪测量吸附罐进出口浓度。以乙酸乙酯为测试废气源，调节进气浓度为1200-1500mg/m3，重复测试三次，每次连续测量10min，计算在出口浓度低于30mg/m3下的吸附容量。
结果如图1所示，从图1可以看出，在相同的测试条件下，本发明制备的树脂颗粒比按专利CN108940230A最优配方制备的树脂颗粒吸附容量大30％左右。专利CN108940230A只测试了材料的静态吸附效率，而动态吸附效率才能真实的代表实际的工程情况。只有在确保达标排放的情况下测试吸附材料的吸附容量才具有实际的意义。胶黏剂的存在会阻塞吸附材料的孔道造成吸附容量的下降，但胶黏剂也决定了材料成型后的结构强度。黏土的作用在于使成型的材料表面光滑细腻，填补材料之间的空隙，减少掉粉，但黏土吸水会降低材料成型后的疏水性。因此，简便的配方和合适的配比是制备柱状吸附材料并使其保持优良吸附性能的关键，本发明制备的柱状吸附材料明显优于专利CN108940230A的配方，是对专利CN108940230A的重大改进。
4、不同工艺柱状树脂颗粒脱附次数测试对比
以本实施例制备的聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒(编号为1)及专利CN108940230A的最优配比制备柱状树脂颗粒-CR1(编号2)。在直径340mm高300m的吸附罐中堆填100mm高度的柱状树脂颗粒，以101℃的水蒸气吹扫柱状树脂颗粒，通蒸汽10min后风冷5min，重复操作至材料变形，测试柱状树脂颗粒的重复使用次数。
按照专利CN108940230A的最优配比制备的柱状树脂颗粒在蒸汽吹扫时吸水严重且掉粉，干燥时间长达20min，这是由于加入了较多的黏土导致疏水性变差。在蒸汽反复吹扫80次左右时材料变形破碎，这是由于胶黏剂用量不足且耐受性较差，经多次吹扫后结构破坏无法成型。
按照本发明最优配方制备的柱状树脂颗粒，在蒸汽吹扫时疏水性优良，5min即可完成冷却及干燥，在蒸汽反复最少1000次仍保持良好的形状，未出现变形破碎。专利CN108940230A并没有进行材料耐受性的测试，本配方明显优于专利CN108940230A的配方，是对其的重大改进。
实施例2：大孔吸附树脂柱状颗粒的制备
将大孔吸附树脂(聚苯乙烯树脂)与去离子水加入球磨机研磨桶中，大孔吸附树脂和水体积比为1∶1，总体积为料筒体积的三分之二。采用1L颗粒状大孔吸附树脂+1L去离子水的顺序陆续加入全部的材料。密封后按照40rpm/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。泥浆状树脂经过离心甩干，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80％、水性聚氨酯15％、堇青石粉5％加入到搅拌机中搅拌30min。将搅拌均匀的混合物加入造粒机中，挤压成型，150℃热风烘干4h，冷却后即得到大孔吸附树脂柱状颗粒。
实施例3：大孔吸附树脂柱状颗粒的制备
将大孔吸附树脂(聚苯乙烯树脂)与去离子水加入球磨机研磨桶中，大孔吸附树脂和水体积比为1.5∶1，总体积为料筒体积的三分之二。采用1.5L颗粒大孔吸附树脂+1L去离子水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。泥浆状树脂经过离心甩干，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75％、水性聚苯乙烯20％、堇青石粉5％加入到搅拌机中搅拌30min。将搅拌均匀的混合物加入造粒机中，挤压成型，150℃热风烘干4h，冷却后即得到大孔吸附树脂柱状颗粒。
实施例4：
大孔吸附树脂柱状颗粒的制备
将大孔吸附树脂(聚苯乙烯树脂)与去离子水加入球磨机研磨桶中，大孔吸附树脂和水体积比为2.5∶1，总体积为料筒体积的三分之二。采用2.5L颗粒大孔吸附树脂+1L去离子水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。泥浆状树脂经过离心甩干，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60％、水性聚甲基丙烯酸酯30％、莫来石粉10％加入到搅拌机中搅拌40min。将搅拌均匀的混合物加入造粒机中，挤压成型，100℃热风烘干6h，冷却后即得到大孔吸附树脂柱状颗粒。

Claims (7)

1.一种吸附VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料：按质量分数计，包括：大孔吸附树脂60-80％、胶黏剂15-30％、黏土5-10％；
按上述质量比，将大孔吸附树脂研磨成粉，然后与胶黏剂、黏土加入搅拌机内混合均匀成泥料，再将泥料由造粒机挤出初胚颗粒，烘干即得大孔吸附树脂柱状颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为水性聚丙烯酸类、水性聚苯乙烯类、水性聚甲基丙烯酸酯类、水性聚醋酸乙烯酯类和水性聚氨酯类中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黏土为石脂、蒙脱石、蛭石、水铝英石、凹凸棒土、堇青石、高铝石和莫来石中的至少一种。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于，所述的将大孔吸附树脂研磨成粉是湿磨或干磨，其中湿磨时，将大孔吸附树脂和水按体积比为(1～2.5)∶1的量加入到球磨机的料筒中，总体积不超过料筒体积三分之二，球磨机的研磨时间为8-10h，转速为30-40rpm/min，湿磨后树脂经离心甩干去除多余水分；干磨时是将大孔吸附树脂加入到球磨机的料筒中，大孔吸附树脂的体积不超过料筒体积的二分之一，球磨机的研磨时间为5-6h，转速为50-60rpm/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的烘干其烘干温度为100-150℃，时间为4-6h，采用热风或红外烘干。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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，树脂和水体积比为2∶1，总体积不超过料筒体积三分之二，35rpm/min的转速，研磨10h，研磨后的泥浆状树脂经过离心甩干，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70％、水性聚丙烯酸25％、凹凸棒土5％在搅拌机中搅拌混匀20分钟，将混合物加入造粒中，挤压成型，成型的泥胚经120℃红外烘干4h，冷却后即得到聚苯乙烯交联二乙烯基苯柱状颗粒。
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VOCs的大孔吸附树脂柱状颗粒。
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CN113941250A (zh) * 2021-11-24 2022-01-18 广州市新之地环保产业股份有限公司 一种疏水性voc吸附降解生物填料及其制备方法和应用

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