CN113144827B

CN113144827B - 一种环保VOCs吸附缓冲液及其制备方法

Info

Publication number: CN113144827B
Application number: CN202010077156.5A
Authority: CN
Inventors: 王丽芬
Original assignee: Jiangmen Lvyiyin Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Jiangmen Lvyiyin Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2040-01-23
Also published as: CN113144827A

Abstract

本发明属于挥发性有机气体回收领域，具体涉及一种环保VOCs吸附缓冲液及其制备方法，本发明公开了一种环保VOCs吸附缓冲液及其制备方法，该吸附缓冲液采用废旧聚氨酯泡沫等为原材料，在特定的工艺条件下，对聚氨酯废料进行醇解，实现聚氨酯的降解，再对降解后的成分进行处理，得到环保VOCs吸附缓冲液；该环保VOCs吸附缓冲液实现以废制废，大大降低原材料成本，其中部分原材料可以回收重复使用，实现重复循环。

Description

一种环保VOCs吸附缓冲液及其制备方法

技术领域

本发明属于挥发性有机气体回收领域，具体涉及一种环保VOCs吸附缓冲液及其制备方法。

技术背景

挥发性有机物（VOCs）不仅影响着人们的身体健康，而且与雾霾的产生有直接关系。VOCs的治理主要有：非回收法（包括催化氧化，热破化法等）和回收法（吸附法和吸收法等）。

吸收法指的是通过吸收剂与有机废气接触，把有机废气中的有害分子转移到吸收剂中，从而实现分离有机废气的目的。这种处理方法是一种典型的物理化学作用过程。有机废气转移到吸收剂中后，采用解析方法把吸收剂中有害分子去除掉，然后回收，实现吸收剂的重复使用和利用。

专利号“CN107899370A”公开了一种去除VOCs气体的吸收剂及其制备方法，它的重量百分比组成为：柠檬酸钠1.0-2.0％，吐温20 0.01-0.03％，硅酸钠0.01-0.03％，氢氧化钠0.8-1.2％，β-环糊精1.5-3.0％，二甲基亚砜0.25-5.0％，水93.0-96.43％。，本发明的吸收液的制备方法简单，反应物质少，易于控制，且不会造成设备的腐蚀。吸收剂的吸收效率提高，吸收率在78％以上，吸收稳定。该发明配方内容主要为无机物为原材料，且吸收率为78%以上，吸收率较低，仍然存在大量的VOCs存在。

专利号“CN 105131163 B”公开了一种VOC吸收剂及其制备方法，是在苯乙烯、丙烯酸丁酯的基础上引入亲水性第三单体，通过交联共聚制得。本发明的VOC吸收剂最显著的特点是颗粒硬度好，吸收后颗粒不粘结，再生回收后仍能保持良好的颗粒形态，并且回收前后的吸收倍率没有明显变化，解决了传统吸收剂回收性能差、回收后颗粒粘结需破碎处理的问题，可有效降低使用成本，该发明采用颗粒吸附，实际成本较高。

发明内容

本发明公开了一种环保VOCs吸附缓冲液及其制备方法，该吸附缓冲液采用废旧聚氨酯泡沫等为原材料，在特定的工艺条件下，对聚氨酯废料进行醇解，实现聚氨酯的降解，再对降解后的成分进行处理，得到环保VOCs吸附缓冲液；该环保VOCs吸附缓冲液实现以废制废，大大降低原材料成本，其中部分原材料可以回收重复使用，实现重复循环；该环保VOCs吸附缓冲液对碳氢化合物、脂肪族氧化物、含氮有机物、有机卤化物、有机硫化物等VOCs气体吸收率较高，可以实现90%以上；该环保VOCs吸附缓冲液对VOCs气体吸收后，不会产生二噁英等有毒物质存在。

一种环保VOCs吸附缓冲液，组成为：聚氨酯溶解液15-20%，碳酸丙烯酯80-85%。

一种环保VOCs吸附缓冲液，其制备方法为：

S1:加入150-250Kg的二元醇溶剂、2.0-3.0kg的醇解助剂和0.5-2.0kg的催化剂，600-1000r/min，缓慢加入250-350kg的聚氨酯废料，在搅拌条件下，升温到160-180℃；

S2:对S1恒温160-180℃间，氮气保护， 600-800r/min搅拌反应2-4h，直至羟值未发生变化；

S3:对S2进行降温到80-100℃，抽取上层聚氨酯溶解液，若聚氨酯为抛光废料或发泡鞋材废料，则上层为聚氨酯溶解液，下层为抛光材料中的无机硬质填料（起打磨或填充作用的无机填料），若为常规聚氨酯废料，则下层为不溶杂质，

S4:对上层聚氨酯溶解液再升温到170-210℃，在负压-0.6—-1.0Mpa进行蒸馏，直到无其他蒸汽产生时停止蒸馏，蒸馏出来的液体继续作为S1中的聚氨酯废料醇解的二元醇溶剂，该聚氨酯溶解液中有部分未蒸馏出的剩余聚氨酯溶解液a；

S5:对S4中剩余的部分聚氨酯溶解液a降温到常温，在600-1000r/min加入碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯的用料为S4中剩余的部分混合液的3.5-5倍，搅拌5-10min,即得到环保VOCs吸附缓冲液。

进一步的，制备方法中，其中S1中聚氨酯废料为废旧聚氨酯废料，包含海绵，硬质泡沫，聚酰胺废料，发泡鞋材，抛光材料等中的一种或多种。

进一步的，制备方法中，其中S1中二元醇溶剂为乙二醇、聚乙二醇（分子量为400-800）、二乙二醇、二丙二醇、丁二醇等中的一种或多种。

进一步的，制备方法中，其中S1中聚氨酯废料与二元醇溶剂的用料比例为1:0.4-0.9。

进一步的，制备方法中，其中S1中醇解助剂为甲基二乙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或多种。

进一步的，制备方法中，其中S1中催化剂为二月桂酸二丁基锡催化剂、氯化亚锡、醋酸锌中的一种。

进一步的，环保VOCs吸附缓冲液的制备方法，S4中剩余的部分聚氨酯溶解液a中的分子量为≥8000。

进一步的，制备方法中，其中S2中的恒温条件为：恒温160-180℃，氮气保护。

进一步的，该环保VOCs吸附缓冲液的应用领域为：皮革厂，涂料厂，电镀厂，制药厂，印刷厂，锂离子电池厂，家具厂及化工领域等。

本发明的技术效果

该吸附缓冲液采用废旧聚氨酯泡沫等为原材料，在特定的工艺条件下，对聚氨酯废料进行醇解，实现聚氨酯的降解，得到聚氨酯的溶解液，实现废旧聚氨酯的降解，环保。

该吸附缓冲液采用废旧聚氨酯泡沫为原材料，其所用的原材料包含海绵，硬质泡沫，聚酰胺废料，发泡鞋材，抛光材料等，实现以废制废，环保经济，而且目前海绵，硬质泡沫，聚酰胺废料，抛光材料等原材料来源广，易得，降低了环境的污染。

该吸附缓冲液在特定的工艺条件下，对聚氨酯废料进行醇解，又在特定的工艺条件下，对其进行蒸馏回收二元醇溶剂，可以实现循环重复使用，环保经济，极大降低成本。

该环保VOCs吸附缓冲液对碳氢化合物、脂肪族氧化物、含氮有机物、有机卤化物、有机硫化物等VOCs气体吸收率较高，可以实现90%以上，在降低VOCs的同时，可以实现除臭。

该环保VOCs吸附缓冲液对VOCs气体吸收后，不存在燃烧，不会产生、二噁英等有毒物质存在，而且吸收VOCs饱和后的吸附缓冲液，可以采用蒸馏等方法进行蒸发出吸收的VOCs，实现降饱和，继续循环使用该吸收液，继而再次实现循环使用。

具体实施例

实施例1

一种环保VOCs吸附缓冲液，其制备方法为：

S3:对S2进行降温到80-100℃，抽取上层聚氨酯溶解液，若聚氨酯为抛光废料或发泡鞋材废料，则上层为聚氨酯溶解液，下层为抛光材料中的无机硬质填料（起打磨或填充作用的无机填料），若为常规聚氨酯废料，则下层混合液为不溶杂质，

S5:对S4中剩余的部分聚氨酯溶解液a降温到常温，在600-1000r/min加入碳酸丙烯酯，搅拌5-10min,即得到环保VOCs吸附缓冲液。

该实施例编号为1#，其具体内容为：该吸附缓冲液组成为：聚氨酯溶解液18%，碳酸丙烯酯82%；其制备方法中，其中S1中二元醇溶剂为200kg，优选为聚乙二醇（分子量为400-800）；醇解助剂为2.4kg，优选为：乙醇胺；催化剂为1.0kg,优选为氯化亚锡；聚氨酯废料为300kg，优选为抛光材料，该抛光材料为包裹碳化硅的聚氨酯废料；制备方法中：S1中转速为800r/min；温度为165℃；制备方法中：S2中转速为650r/min；温度为165℃，搅拌时间为3.5h；制备方法中：S3中温度为80℃；制备方法中：s4中温度为200℃，负压为-0.8Mpa。

进一步的，S4中剩余的部分聚氨酯溶解液a中的分子量为10000。

进一步的，s3中，采用的聚氨酯废料为包裹碳化硅的聚氨酯废料，其中下层为起抛光作用的碳化硅。

对比实施例为2#，吸附缓冲液组成为：选用常规聚醚多元醇（分子量＜8000）18%，碳酸丙烯酯82%。

对比实施例为3#，吸附缓冲液组成为：选用常规聚醚多元醇（分子量＞8000）18%，碳酸丙烯酯82%。

对该吸附缓冲液对不同的VOCs气体进行吸附实验，见表1,从表中可以得知，该吸附缓冲液可以的用途包括皮革厂，涂料厂，电镀厂，制药厂等废气，该废气原始浓度比较大，经过该缓冲液液后，废气浓度都降低到100ppm以上，可以实现排放，这是由于采用分子量大于8000的聚氨酯溶解液，其主要是聚醚多元醇，采用该方法醇解分子量的聚醚多元醇与碳酸丙烯酯结合，实现两者结构的互补，极大提高VOCs的吸附率，吸附率能够达到90%以上。

采用对比实施例2#，3#中的吸附缓冲液，对表1中的同类的VOCs气体进行吸附，其吸附率都小于50%，出气口的浓度非常大，不能实现直接排放。

表 1 编号1#附缓冲液吸附VOCs气体实验

VOCs来源	皮革厂	涂料厂	电镀厂	制药厂
					VOCs的部分种类	DMF，氯乙烯，丁酮等，苯系物等	乙酸乙酯、苯系物、乙二醇丁醚，酮类，等	有机废气等	DMF、苯系物、有机胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、乙醚、二氯乙烷、醋酸、氯仿等
VOCs进气口浓度/ppm	1000	780	980	1000
					VOCs出气口浓度/ppm	85	72	86	80
吸附率	91.5%	90.7%	91.2%	92%

实施例2

一种环保VOCs吸附缓冲液，其制备方法为：

该实施例编号为4#，其具体内容为：该吸附缓冲液组成为：聚氨酯溶解液16%，碳酸丙烯酯84%；其制备方法中，其中S1中二元醇溶剂为220kg，优选为二丙二醇与乙二醇以1:1比例混合；醇解助剂为2.4kg，优选为：甲基二乙醇胺；催化剂为1.0kg,优选为氯化亚锡；聚氨酯废料为300kg，优选为发泡鞋材，该发泡鞋材为包裹碳酸钙的聚氨酯废料；制备方法中：S1中转速为800r/min；温度为175℃；制备方法中：S2中转速为650r/min；温度为175℃，搅拌时间为2.5h；制备方法中：S3中温度为90℃；制备方法中：s4中温度为180℃，负压为-0.6Mpa。

进一步的，S4中剩余的部分聚氨酯溶解液中的分子量为9000。

进一步的，s3中，采用的发泡鞋材，该发泡鞋材为包裹碳酸钙的聚氨酯废料，其中下层为起抛光作用的碳酸钙。

对比实施例5#为：聚氨酯废料与二元醇溶剂的用料比例为1:0.2，具体用量为300kg,其中二元醇溶剂用量为60kg, 为二丙二醇与乙二醇以1:1比例混合，其它内容与实施例1#相同，对表2中的同类的VOCs气体进行吸附，其吸附率都小于70%，出气口的浓度非常大，不能实现直接排放。

对该4#吸附缓冲液对不同的VOCs气体进行吸附实验，见表2,从表中可以得知，该吸附缓冲液吸附率在90%以上，这是由于聚氨酯废料与二元醇溶剂的用料比例1:0.4-0.9间，可以充分实现聚氨酯的醇解，溶解出大分子的多元醇谜，实现吸附率的提高。

表 2 编号4#附缓冲液吸附VOCs气体实验

VOCs来源	皮革厂	涂料厂	电镀厂	制药厂
					VOCs的部分种类	DMF，氯乙烯，丁酮等，苯系物等	乙酸乙酯、苯系物、乙二醇丁醚，酮类，等	有机废气等	DMF、苯系物、有机胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、乙醚、二氯乙烷、醋酸、氯仿等
VOCs进气口浓度/ppm	960	700	980	900
					VOCs出气口浓度/ppm	95	69	97	87
吸附率	90.1%	90.14%	90.1%	90.3%

实施例3

与实施例1#相比，变化聚氨酯溶解液与碳酸丙烯酯的比例，其他内容与实施例1#相同，对比实施例为6#，其中聚氨酯溶解液为10%，碳酸丙烯酯为90%；对比实施例为7#为：聚氨酯溶解液为30%，碳酸丙烯酯为70%，对实施例6#与7#，与实施例1#，对表1中的同类的VOCs气体进行吸附，其吸附率都小于80%，出气口的浓度非常大，不能实现直接排放，这是聚氨酯溶解液与碳酸丙烯酯的比例影响着吸附效率，聚氨酯溶解液过少或过多，该吸附液很容易过饱和，降低吸附率。

实施例4

与实施例1#相比，变化S2中的恒温条件,对比实施例为8#,恒温温度为155℃；对比实施例为9#,恒温温度为185℃；其它与实施例1#完全相同，对比实施例8#，9#中的吸附缓冲液，对表1中的同类的VOCs气体进行吸附，其吸附率都小于70%，出气口的浓度非常大，不能实现直接排放。这是由于温度的设定严重影响着醇解的程度，影响着分子量的大小，温度在160-180℃，可以充分实现分子量在8000以上，进而可以促进吸附率的提高。

实施例5

一种环保VOCs吸附缓冲液，其制备方法为：

该实施例编号为10#，其具体内容为：该吸附缓冲液组成为：聚氨酯溶解液17%，碳酸丙烯酯83%；其制备方法中，其中S1中二元醇溶剂为150kg，优选为二乙二醇；醇解助剂为2.4kg，优选为：氢氧化钠；催化剂为1.0kg,优选为氯化亚锡；聚氨酯废料为300kg，优选为硬质泡沫，制备方法中：S1中转速为800r/min；温度为180℃；制备方法中：S2中转速为650r/min；温度为180℃，搅拌时间为3h；制备方法中：S3中温度为90℃；制备方法中：s4中温度为180℃，负压为-0.8Mpa。

进一步的，s3中，采用的硬质泡沫，为旧冰箱中的硬质泡沫。

对实施例10#进行吸附实验，见表3，其吸附结果都大于90%以上，可以实现直接排放。

表 3 编号10#附缓冲液吸附VOCs气体实验

VOCs来源	皮革厂	涂料厂	电镀厂	制药厂
					VOCs的部分种类	DMF，氯乙烯，丁酮等，苯系物等	乙酸乙酯、苯系物、乙二醇丁醚，酮类，等	有机废气等	DMF、苯系物、有机胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、乙醚、二氯乙烷、醋酸、氯仿等
VOCs进气口浓度/ppm	950	710	970	890
					VOCs出气口浓度/ppm	95	69	97	87
吸附率	90%	90.2%	90.0%	90.2%

综上所述，以上所有实施例及所用物质仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种环保VOCs吸附缓冲液，组成为：聚氨酯溶解液18%，碳酸丙烯酯82%，其制备方法为：

S1:加入200Kg的分子量为400-800聚乙二醇溶剂、2.4kg的醇解助剂乙醇胺和1kg的催化剂氯化亚锡，800r/min，缓慢加入300kg的包裹碳化硅的聚氨酯废料，在搅拌条件下，升温到165℃；

S2:对S1恒温165℃，氮气保护， 650r/min搅拌反应3.5h，直至羟值未发生变化；

S3:对S2进行降温到80℃，抽取上层聚氨酯溶解液，上层为聚氨酯溶解液，下层为抛光材料中的无机硬质填料碳化硅，

S4:对上层聚氨酯溶解液再升温到200℃，在负压-0.8Mpa进行蒸馏，直到无其他蒸汽产生时停止蒸馏，蒸馏出来的液体继续作为S1中的聚氨酯废料醇解的二元醇溶剂，该聚氨酯溶解液中有部分未蒸馏出的剩余聚氨酯溶解液a；

2.根据权利要求1所述的环保VOCs吸附缓冲液，其特征在于：其中S1中聚氨酯废料为废旧聚氨酯废料，包含海绵，硬质泡沫，聚酰胺废料，发泡鞋材，抛光材料中的一种或多种； S4中剩余的部分聚氨酯溶解液a中的分子量为≥8000。

3.根据权利要求1所述的环保VOCs吸附缓冲液，其特征在于：其应用领域为：皮革厂，涂料厂，电镀厂，制药厂，印刷厂，锂离子电池厂，家具厂及化工领域。