CN112452262A - 一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法及其应用 - Google Patents

一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法和应用,属于燃料油加工技术领域。该方法以正硅酸乙酯为原料,引入盐酸多巴胺进行改性,具体步骤:将盐酸多巴胺溶解于水中,加入正硅酸乙酯和无水乙醇,搅拌水解,得到硅溶胶;调节硅溶胶PH后静置凝胶,然后老化、碾碎、洗涤,常压下干燥,得到多巴胺/二氧化硅复合气凝胶;将制得的气凝胶定量装填于固定床吸附装置中,注入含噻吩类硫化物的模拟汽油,收集吸附后的模拟汽油,进行色谱分析。本发明的气凝胶吸附材料除了对噻吩类硫化物有很好的吸附性能之外,还对其具有良好的吸附选择性,并且制备方法简单,成本低,条件温和,可多次重复使用,在燃料油深度脱硫领域具备良好的应用前景。

Description

一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于燃料油加工技术领域,具体涉及一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法及其应用。
背景技术
随着经济的高速发展以及汽车工业的迅猛增长,燃料油的消耗量也在急剧增加。然而燃料油中所含的硫化物燃烧会产生大量硫氧化物,不仅会产生酸雨、雾霾等环境问题,而且对人类健康造成严重威胁。为此,世界各国相继制定了严格的环保法规限制燃料油中的硫含量。如何降低燃料油中的硫含量也成为研究人员研究的焦点。
目前,工业上广泛采用的脱硫工艺为加氢脱硫,该方法已相对成熟,可以有效去除脂肪族烃类,如硫醇、硫醚以及二硫化物等。但是对于空间位阻较大的芳香族硫化物,如噻吩及噻吩类衍生物等则很难被脱除。此外,加氢脱硫通常需要高效催化剂以及高温(300-400℃)和高氢气压力(30-130atm)的操作条件,导致其生产成本较高,生产安全性较低。同时,加氢脱硫过程中会使燃油中的高辛烷值组分——不饱和烃加氢成为饱和烃,使燃油的辛烷值下降。为了解决加氢脱硫的上述问题,非加氢脱硫逐渐成为研究人员的开发重点,如:吸附脱硫、萃取脱硫、氧化脱硫、生物脱硫等。在这些方法中,吸附脱硫由于其操作条件温和、工艺简单、成本低、脱硫效率高,而且不会降低燃油的辛烷值等优点,被认为是目前最具前景的超深度脱硫技术之一。
吸附脱硫的核心是吸附剂。目前常用的吸附剂主要有多孔碳材料、金属氧化物、分子筛、金属有机骨架(MOFs)材料等。这些吸附材料用于吸附脱硫时可以很好地脱除模拟燃油中的硫化物。但是真实燃油成分复杂,其中还含有大量的芳烃、烯烃等。以93#国V汽油为例,其中芳烃含量占34.18%,烯烃含量占8.69%。烯烃和芳烃可以通过其Π电子云与吸附剂之间形成π络合作用以及π-π堆叠,与燃油中硫化物竞争吸附,会大大降低吸附剂对硫化物的吸附容量。
气凝胶是一类纳米级胶体粒子相互聚结形成的三维网状多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率、骨架组成可调等优点,被广泛应用于吸附分离领域。目前已有通过掺杂Ag+、Zr4+、Pb2+、Cu+等金属离子制得SiO2复合气凝胶用于吸附脱硫的相关报道。中国专利(公开号CN 108893138 A)、中国专利(公开号CN 105709685A)、中国专利(公开号CN 106590728 A)通过掺杂Zr4+、Ag+、Co+、Cu+、Al3+制得SiO2复合气凝胶可以对燃料油中噻吩类硫化物有很好的吸附效果。这类气凝胶吸附剂具有介孔结构,结构由纳米级骨架颗粒构成,活性组分可充分暴露、高度分散,对噻吩类硫化物具有很好的吸附效果。但是,其均是基于π络合作用进行吸附,真实燃油中的烯烃和芳烃含有的大π键会与过渡金属离子发生相互作用,使得吸附过程中与噻吩类硫化物产生竞争吸附,使吸附剂对噻吩类硫化物的吸附容量下降。
多巴胺是一种生物神经递质,具有良好的生物相容性、可再生性、天然无毒等特性,同时其具有邻苯二酚基团和氨基官能团,可在溶胶-凝胶过程中,通过聚合交联将丰富的氨基、羟基官能团引入气凝胶中,通过静电吸引和氢键作用,赋予气凝胶良好的脱硫性能。
但是现有技术中并没有用于吸附脱硫的多巴胺吸附剂的相关报道。
中国专利《一种氧化石墨烯/聚多巴胺复合气凝胶的制备方法》(公开号CN105254916 A)通过将多巴胺水溶液与氧化石墨烯水溶液混合搅拌,然后加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液,使多巴胺充分聚合后,将所得的水凝胶冷冻干燥,得到氧化石墨烯/聚多巴胺复合气凝胶。但是其采用冷冻干燥,导致其操作周期较长、工业化成本较高。并且实验所用氧化石墨烯由Hummers法制备,制备过程相对复杂,成本相对较高。
中国专利《一种去除废水中汞离子的改性碳纳米管的制备方法》(公开号CN109052542 A)以碳纳米管为载体,引入聚多巴胺进行改性,然后真空干燥,得到用于吸附废水中汞离子的改性碳纳米管。该方法操作简单、能够快速高剂量的从废水中吸附重金属汞离子。但是纳米碳管制备成本较高,且尺寸较小,吸附后分离困难。其属于微孔结构,应用于脱硫吸附剂中对脱硫效果提升有限。
中国专利《一种以SiO2-APTES杂化气凝胶为吸附剂脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法》(公开号CN 109351338 A)采用溶胶-凝胶法,通过将SiO2与APTES杂化交联,将-NH2引入气凝胶中,制得用于脱除燃料油中噻吩类硫化物的SiO2-APTES杂化气凝胶。结果表明其对噻吩类硫化物具有良好的吸附性能,并且吸附条件温和,具有良好的吸附选择性和再生性能。但是其凝胶过程中,需要采用冰水浴,制备方法较复杂,并且增加了实验成本。
发明内容
针对上述缺陷,本发明的目的在于提供一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法及其应用,可应用于燃料油中噻吩类硫化物的吸附脱除。该制备方法操作简单,原料易得,制备的吸附剂通过氢键相互作用对燃料油中的噻吩类硫化物具有很好的吸附效果,并且在芳烃、烯烃存在时,依然对噻吩类硫化物保持较高的吸附容量,可再生、吸附条件温和。
所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶基于溶胶-凝胶结合常压干燥法制得,其特征在于,具体制备步骤可分为三步:
1)制备凝胶:将盐酸多巴胺溶解于水中,加入正硅酸乙酯和无水乙醇,调节PH搅拌水解,得到硅溶胶,调节硅溶胶PH后静置得到复合醇凝胶;
2)老化:在通过步骤1)得到的复合醇凝胶中加入老化液,一定温度下水浴老化一定时间;
3)干燥:将经步骤2)老化后的复合醇凝胶碾碎、洗涤,一定温度下常压干燥,最终得到多巴胺/二氧化硅复合气凝胶。
所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于所述复合气凝胶以正硅酸乙酯为硅源,盐酸多巴胺为多巴胺源。
所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于步骤1)中所述的盐酸多巴胺与正硅酸乙酯的物质的量之比为1:25~150,优选为1:50。
所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于步骤1)中水解时调节溶液PH至2,所采用的溶液为HCl水溶液;凝胶时调节溶液PH至6,所采用的溶液为氨水。
所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于步骤2)中所述的老化液为正硅酸乙酯和丙酮组成的混合溶液,正硅酸乙酯和丙酮的体积比为15:25。
所述的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的应用,其特征在于,具体操作步骤如下:将制得的复合气凝胶装填于固定床吸附装置中,以1~10h-1的空速向固定床吸附装置中通入模拟汽油进行吸附,复合气凝胶吸附饱和后,采用热脱附法进行吸附剂的再生。
所述的应用,其特征在于所述的模拟汽油分为两种,一种模拟汽油中含有正庚烷和噻吩类硫化物;另一种中含有正庚烷和噻吩类硫化物以及烯烃或芳烃,烯烃或芳烃占模拟汽油质量的1%~20%。
所述的应用,其特征在于所述噻吩类硫化物为噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩,模拟汽油中硫浓度为0.1~10mg S/g,优选为0.1~5mg S/g。
所述的应用,其特征在于再生温度为120℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1)本发明的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶所采用的多巴胺为生物衍生材料,来源广泛、价格低廉、安全无毒、可持续再生、可自然降解,不会对环境造成二次污染,同时气凝胶由常温下的溶胶-凝胶法结合常压干燥技术制备,制备工艺简单、对设备要求低、便于工业化生产;
2)本发明的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶具有典型介孔特征,孔径(5~20nm),高孔隙率(85~99%),高比表面积(600~1500m2/g)等独特物理化学性质,因此噻吩类硫化物可无阻碍地进入气凝胶孔道内,活性组分与硫化物能充分接触,而且多巴胺/二氧化硅复合气凝胶结构是由纳米级骨架颗粒构成,使骨架内的活性组分可充分暴露;
3)本发明的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,在气凝胶骨架结构中引入-NH2,通过氢键作用对噻吩类硫具有很好的吸附效果,可将噻吩类硫化物浓度由2000ppm降至1ppm以下,在烯烃、芳烃存在的情况下,仍然对模拟汽油中的噻吩类硫化物具有较高的吸附容量。
4)本发明的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶通过氢键作用对噻吩类硫进行吸附,氢键作用属于弱化学相互作用,因此,通过简单热处理可使吸附饱和的吸附剂脱附再生,吸附剂可循环使用,降低了吸附剂的使用成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1~4:盐酸多巴胺和正硅酸乙酯的投料比(摩尔比)对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶吸附模拟汽油中噻吩类硫化物性能的影响。
实施例1:盐酸多巴胺与正硅酸乙酯的投料比(摩尔比)为1:25的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,其制备方法步骤如下:
1)将0.271g盐酸多巴胺溶于2ml去离子水中,然后依次加入10ml无水乙醇和8ml正硅酸乙酯,用稀盐酸溶液调节溶液PH至2左右,室温搅拌1.5h使其混合均匀并水解。
2)往通过步骤1)所得溶液中滴加5%氨水,调节溶液PH至6左右,室温下静置10min得到多巴胺/二氧化硅复合醇凝胶。
3)将通过步骤2)所得的复合醇凝胶中加入体积比为15:25的正硅酸乙酯和丙酮的混合溶液40ml,置于40℃水浴中老化16h,以增强凝胶的骨架结构。
4)取经过步骤3)老化后的醇凝胶,碾碎,用正己烷对其进行洗涤置换,每6h更换一次正己烷,置换2次,以除去凝胶孔隙中的乙醇、水以及其他有机分子。
5)将步骤4)洗涤置换后的凝胶置于120℃下常压干燥12h,得到多巴胺/二氧化硅复合气凝胶。
对制备得到的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物进行穿透吸附实验,具体穿透吸附实验步骤如下:
在固定床吸附装置中,最底层填装适量的脱脂棉,然后填装1g的通过实施例1制备得到的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶(ads),顶部装填适量的石英砂。吸附实验开始前,用正庚烷充分润湿所填装的吸附剂,然后以2h-1的空速通入模拟汽油(MF,模拟汽油组分:正庚烷+噻吩类硫化物,模拟汽油中噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩的硫浓度为2mg S/g)。在反应器的下端出口处收集吸附后的模拟汽油,进行色谱分析,当流出液中硫浓度为0.005mg S/g时定为穿透点,吸附结果见表1。
实施例2~4盐酸多巴胺与正硅酸乙酯投料比(摩尔比)分别为1:50、1:100、1:150的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶:
制备步骤以及穿透吸附实验同实施例1,区别在于实施例2中盐酸多巴胺加入量为0.135g,实施例3中盐酸多巴胺加入量为0.068g,实施例4中盐酸多巴胺加入量为0.045g。
表1盐酸多巴胺和正硅酸乙酯投料比(摩尔比)对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶吸附模拟汽油中噻吩类硫化物的性能的影响
Figure BDA0002786619300000081
由表1可以看出,随着盐酸多巴胺、正硅酸乙酯投料比(摩尔比)的减小,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩、苯并噻吩以及二苯并噻吩的穿透吸附容量先增后降。在盐酸多巴胺、正硅酸乙酯投料比(摩尔比)为1:50时,噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的穿透吸附容量达到最大,因此优选盐酸多巴胺、正硅酸乙酯投料比(摩尔比)为1:50的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶。
实施例5~8:模拟汽油中烯烃含量对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶气凝胶吸附噻吩类硫化物的性能影响
选用实施例2制备的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,其穿透吸附实验操作同实施例1~4,区别在于在模拟汽油中包括正庚烷、噻吩类硫化物外,还分别加入了占模拟汽油质量1%、5%、10%和20%的环己烯。
对比例1:银、硅摩尔比为1:50的Ag2O/SiO2复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物的吸附性能。
制备方法步骤如下:
1)0.12g硝酸银溶于2ml去离子水中,然后依次加入10ml无水乙醇和8ml正硅酸乙酯,用稀硝酸溶液调节溶液PH至2左右,室温避光搅拌1.5h使其混合均匀并水解。
2)往步骤1)所得溶液中滴加5%氨水,调节溶液PH至6.5左右,室温下静置10min得到Ag2O/SiO2复合醇凝胶。
3)将步骤2)所得的醇凝胶中加入体积比为15:25的正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液40ml,置于40℃水浴中避光老化16h,以增强凝胶的骨架结构。
4)取步骤3)老化后的醇凝胶,碾碎,用正己烷对其进行洗涤置换,每6h更换一次正己烷,置换2次,以除去凝胶孔隙中的乙醇、水以及其他有机分子。
5)将步骤4)洗涤置换后的凝胶至于120℃下常压干燥12h,得到Ag2O/SiO2复合气凝胶。
Ag2O/SiO2复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物进行穿透吸附实验,具体穿透吸附实验步骤如下:
在固定床吸附装置中,最底层填装适量的脱脂棉,然后填装1g制备得到的Ag2O/SiO2复合气凝胶,顶部装填适量的石英砂。吸附实验开始前,用正庚烷充分润湿所填装的吸附剂,然后以2h-1的空速通入模拟汽油(模拟汽油成分:正庚烷+噻吩类硫化物),模拟汽油中噻吩的硫浓度为2mg S/g。在反应器的下端出口处收集吸附后的模拟汽油,进行色谱分析,当流出液中硫浓度为0.005mg S/g时定为穿透点。
对比例2~3:模拟汽油中烯烃含量对Ag2O/SiO2复合气凝胶气凝胶吸附模拟汽油中噻吩类硫化物的性能影响。
选用对比例1制备的Ag2O/SiO2复合气凝胶,其穿透吸附实验操作同对比例1,区别在于在模拟汽油中除了噻吩类硫化物之外,分别加入了占模拟汽油质量5%和20%的环己烯,吸附结果见表2。
表2烯烃竞争吸附对多巴胺/二氧化硅气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶脱硫吸附性能的影响
Figure BDA0002786619300000101
Figure BDA0002786619300000111
由表2可以看出,模拟汽油中存在环己烯均会使多巴胺/二氧化硅气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶对噻吩类硫化物的吸附容量降低。当模拟汽油中环己烯含量不超过5%时,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量仅有微弱降低,模拟汽油中环己烯含量超过5%时,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量下降均不超过30%;
相比之下,虽然Ag2O/SiO2复合气凝胶对不含环己烯的模拟汽油的噻吩类硫化物吸附效果略优于多巴胺/二氧化硅气凝胶,但当模拟汽油中掺入5%环己烯时,Ag2O/SiO2复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量下降55%,而当模拟汽油中掺入20%环己烯时,Ag2O/SiO2复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量下降达到了70%。原因在于多巴胺/二氧化硅复合气凝胶基于氢键作用吸附模拟汽油中噻吩类硫,而Ag2O/SiO2复合气凝胶基于π-络合作用吸附模拟汽油中噻吩类硫。因此,多巴胺/二氧化硅气凝胶在烯烃存在时,仍对模拟汽油中噻吩类硫具有很好的吸附选择性。
实施例9~14:模拟汽油中芳烃含量对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶气凝胶吸附模拟汽油中噻吩类硫化物的性能影响
选用实施例2制备的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,其穿透吸附实验操作同实施例1~4,区别在于在模拟汽油中除了噻吩类硫化物之外,还加入了占模拟汽油质量不同比例的苯或对二甲苯。
对比例4~6:模拟汽油中芳烃含量对Ag2O/SiO2复合气凝胶气凝胶吸附模拟汽油中噻吩类硫化物的性能影响。
选用对比例1制备的Ag2O/SiO2复合气凝胶,其穿透吸附实验操作同对比例1,区别在于在模拟汽油中除了噻吩类硫化物之外,还加入了占模拟汽油质量不同比例的苯或对二甲苯,吸附结果见表3。
表3芳烃竞争吸附对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶脱硫吸附性能的影响
Figure BDA0002786619300000121
Figure BDA0002786619300000131
由表3可以看出,模拟汽油中存在苯或对二甲苯均会使多巴胺/二氧化硅气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶对噻吩类硫化物的吸附容量降低。当模拟汽油中苯含量不超过5%时,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量仅有微弱降低,模拟汽油中苯含量超过5%时,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量下降均不超过30%;相比之下,当模拟汽油中掺入5%苯时,Ag2O/SiO2复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量下降52.5%,而当模拟汽油中掺入20%苯或对二甲苯时,Ag2O/SiO2复合气凝胶对噻吩类硫化物的穿透吸附容量下降达到了68.8%。原因在于多巴胺/二氧化硅复合气凝胶基于氢键作用吸附模拟汽油中噻吩类硫化物,而Ag2O/SiO2复合气凝胶基于π-络合作用吸附模拟汽油中噻吩类硫,因此,多巴胺/二氧化硅气凝胶在芳烃存在时,仍对模拟汽油中噻吩类硫化物具有很好的吸附选择性。同时,苯和对二甲苯对多巴胺/二氧化硅气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶的吸附选择性影响类似。
实施例15~19:不同进样空速对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物的吸附性能的影响。
选用实施例2制备的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,穿透吸附实验操作同实施例1~4,区别在于通入模拟汽油的空速分别为:1h-1、3h-1、5h-1、8h-1、10h-1,其结果见表4。
表4不同空速下多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物的吸附性能
Figure BDA0002786619300000141
Figure BDA0002786619300000151
由表4可以看出,空速的减小,噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的穿透吸附容量会逐渐增大,当空速减小到3h-1之后,对噻吩类硫化物的穿透吸附容量变化不大,因此优选空速为1~3h-1
实施例20~24:不同硫浓度对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物的吸附性能影响。
选用实施例2制备的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,穿透吸附操作同实施例1~4,区别在于模拟汽油中噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩硫浓度分别为0.1mg S/g、0.5mg S/g、1mg S/g、5mg S/g、10mg S/g,其结果见表5。
表5不同硫浓度下多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对模拟汽油中噻吩类硫化物的吸附性能
Figure BDA0002786619300000152
Figure BDA0002786619300000161
由表5可以看出,随着模拟汽油中噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩硫浓度的增大,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩、苯并噻吩与二苯并噻吩的穿透吸附容量呈先上升后趋向平缓的趋势,因此优选模拟汽油中噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩硫浓度为1~5mg S/g。
实施例25~28:多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的吸附再生性能。
选用实施例2制备的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶,对其进行穿透吸附实验,穿透吸附实验操作同实施例1~4。对吸附饱和后的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶采用热脱附法进行再生,再生步骤如下:将吸附饱和后的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶置于120℃常压环境下热处理12h,进行热脱附再生,将再生后的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶进行穿透吸附实验。其吸附结果见表6。
对比例7~10:Ag2O/SiO2复合气凝胶的吸附再生性能。
选用对比例1制备的Ag2O/SiO2复合气凝胶。对其进行穿透吸附实验,穿透吸附实验操作同对比例1。对吸附饱和后的Ag2O/SiO2复合气凝胶采用热脱附法进行再生,再生步骤如下:将吸附饱和后的Ag2O/SiO2复合气凝胶置于120℃常压环境下热处理12h,进行热脱附再生,将再生后的Ag2O/SiO2复合气凝胶进行穿透吸附实验。吸附结果见表6。
表6多巴胺/二氧化硅复合气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶的吸附再生性能
Figure BDA0002786619300000171
由表8可以看出,采用热脱附法对多巴胺/二氧化硅复合气凝胶和Ag2O/SiO2复合气凝胶进行再生。再生一次的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的吸附容量基本保持不变,随着再生次数的增加,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶对噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的吸附容量逐渐有所下降。但再生四次后,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶依然保持新鲜吸附剂85%以上的吸附容量。而Ag2O/SiO2复合气凝胶经过一次再生后仅能保持新鲜吸附剂50%左右的吸附容量,再生四次后Ag2O/SiO2复合气凝胶的吸附容量相比新鲜吸附剂降低了55%。因此,用简单、能耗低的热再生方法即可使多巴胺/二氧化硅复合气凝胶具有优异的再生性能。

Claims (9)

1.一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,多巴胺/二氧化硅复合气凝胶基于溶胶-凝胶结合常压干燥法制得,其特征在于,具体制备步骤可分为三步:
1)制备凝胶:将盐酸多巴胺溶解于水中,加入正硅酸乙酯和无水乙醇,调节PH搅拌水解,得到硅溶胶,调节硅溶胶PH后静置得到复合醇凝胶;
2)老化:在通过步骤1)得到的复合醇凝胶中加入老化液,一定温度下水浴老化一定时间;
3)干燥:将经步骤2)老化后的复合醇凝胶碾碎、洗涤,一定温度下常压干燥,最终得到多巴胺/二氧化硅复合气凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于所述复合气凝胶以正硅酸乙酯为硅源,盐酸多巴胺为多巴胺源。
3.根据权利要求1所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于步骤1)中所述的盐酸多巴胺与正硅酸乙酯的物质的量之比为1:25~150,优选为1:50。
4.根据权利要求1所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于步骤1)中水解时调节溶液PH至2,所采用的溶液为HCl水溶液;凝胶时调节溶液PH至6,所采用的溶液为氨水。
5.根据权利要求1所述的一种多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的制备方法,其特征在于步骤2)中所述的老化液为正硅酸乙酯和丙酮组成的混合溶液,正硅酸乙酯和丙酮的体积比为15:25。
6.一种如权利要求1所述的多巴胺/二氧化硅复合气凝胶的应用,其特征在于,具体操作步骤如下:将制得的复合气凝胶装填于固定床吸附装置中,以1~10h-1的空速向固定床吸附装置中通入模拟汽油进行吸附,复合气凝胶吸附饱和后,采用热脱附法进行吸附剂的再生。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于所述的模拟汽油分为两种,一种模拟汽油中含有正庚烷和噻吩类硫化物;另一种中含有正庚烷和噻吩类硫化物以及烯烃或芳烃,烯烃或芳烃占模拟汽油质量的1%~20%。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于所述噻吩类硫化物为噻吩、苯并噻吩或二苯并噻吩,模拟汽油中硫浓度为0.1~10mg S/g,优选为0.1~5mg S/g。
9.根据权利要求6所述的应用,其特征在于再生温度为120℃。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113713723A (zh) * 2021-09-26 2021-11-30 浙江工业大学 一种SiO2@PEI复合气凝胶及其制备方法和应用
CN114368741A (zh) * 2021-12-31 2022-04-19 深圳市翔丰华科技股份有限公司 石墨烯/碳纳米管/二氧化硅气凝胶材料的制备方法
CN115259829A (zh) * 2022-08-11 2022-11-01 威赫炘源纳米科技(苏州)有限公司 一种纳米隔热材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105038500A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 当涂县科辉商贸有限公司 一种经漆酚修饰的二氧化硅气凝胶超级绝热保温涂料及其制备方法
WO2018151438A1 (ko) * 2017-02-15 2018-08-23 에스케이씨 주식회사 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤 및 이의 제조방법
CN109351338A (zh) * 2018-12-19 2019-02-19 浙江工业大学 一种以SiO2-APTES杂化气凝胶为吸附剂脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105038500A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 当涂县科辉商贸有限公司 一种经漆酚修饰的二氧化硅气凝胶超级绝热保温涂料及其制备方法
WO2018151438A1 (ko) * 2017-02-15 2018-08-23 에스케이씨 주식회사 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤 및 이의 제조방법
CN109351338A (zh) * 2018-12-19 2019-02-19 浙江工业大学 一种以SiO2-APTES杂化气凝胶为吸附剂脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113713723A (zh) * 2021-09-26 2021-11-30 浙江工业大学 一种SiO2@PEI复合气凝胶及其制备方法和应用
CN114368741A (zh) * 2021-12-31 2022-04-19 深圳市翔丰华科技股份有限公司 石墨烯/碳纳米管/二氧化硅气凝胶材料的制备方法
CN115259829A (zh) * 2022-08-11 2022-11-01 威赫炘源纳米科技(苏州)有限公司 一种纳米隔热材料及其制备方法

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