[发明专利]一种采用氨水改性制备的吸附剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备一种在低压条件下对CO2具有高吸附容量的新型吸附材料，尤其涉及一种采用氨水改性制备的吸附剂NH₃@Mg-MOF-74及制备方法。

背景技术

据调查人们大约每天平均有80%以上的时间在室内度过。因此，室内空气的质量与人体健康的关系就显得更加密切，对人体的健康也就更加重要。世界卫生组织证实：人类68％的疾病与室内空气污染有关，室内空气污染比室外空气污染严重5倍以上。CO2是室内空气污染的主要成分之一，CO2含量的多少可以反映室内环境的综合水平。室内CO2的含量普遍都高于室外，室内CO2的主要来自人呼出产生的气体以及一些燃料的燃烧（燃气灶，取暖煤炉等）。

CO2是人体生理的必需物质，属于呼吸中枢兴奋物质，所以低浓度的CO2对人的身体健康不会产生太大的影响。但是当其浓度超过一定范围（>1000ppm）则会对人的身体产生毒害作用。高浓度CO2会导致中枢神经系统中毒，使呼吸中枢持续兴奋后灵敏性降低，最后导致麻痹和窒息，使得机体缺氧而产生许多不可逆损害如表1-1所示。

表1-1不同室内CO2浓度下人体的主要感受

中国对室内CO₂浓度的规定为小于1000ppm。因此，研制新型室内CO₂浓度控制材料是非常有必要的。

针对我国南方潮湿的环境，开发一种低浓度CO2的吸附剂必然具备一定的憎水性能。在低湿度（RH=10%）下，Mg-MOF-74吸水性能比较强，这必然对其的CO₂吸附性能有不利的影响。所以，研究如何改性Mg-MOF-74材料，使其憎水性能下降尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用氨水改性制备新型吸附剂NH₃@Mg-MOF-74的方法，以较低的成本改善材料的憎水性能，同时提高其在气体浓度为1000ppm条件下，对于CO2的吸附性能。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种采用氨水改性制备吸附剂的方法，包括如下步骤：

（1）将Mg-MOF-74材料浸渍在氨水溶液中，并进行振荡处理；

（2）将步骤（1）所得混合物依次进行过滤，干燥、冲洗、过滤、干燥、活化，得到氨水改性后的吸附剂NH₃@Mg-MOF-74。

所述氨水溶液的摩尔浓度为1～9mol/l。

所述Mg-MOF-74与氨水溶液的质量比为：1:100～1:500。

所述振荡处理的时间为2～24h。

步骤（2）中两次干燥的温度均为100～150℃，冲洗用的试剂为甲醇，活化的温度为150～250℃。

所述氨水溶液的摩尔浓度为3mol/l，Mg-MOF-74与氨水溶液的质量比为1:400，振荡处理时间为24h；两次干燥温度均为150℃，活化温度为230℃。

步骤（2）中第二个过滤使用G3砂芯漏斗过滤其中残留的甲醇。

所述Mg-MOF-74的制备方法如下：

a、将六水合硝酸镁、2，5二羟基对苯二甲酸加入反应罐中，然后向其中加入DMF、去离子水和乙醇；然后，放入磁力搅拌子在磁力搅拌器上搅拌1h，然后将反应罐置于不锈钢外套中并将其密封，放入电热恒温箱中进行程序升温反应，设定升温程序为：10min从室温升至125℃，并维持24h，之后将反应罐置于室内冷却至室温；

b、将冷却后的混合物过滤，得到黄色固体，并用DMF冲洗、过滤，向得到的黄色固体中加入DMF，于密闭反应釜中并放置于电热恒温箱，设定升温程序：10min升温至85℃维持16h，然后取出置于室内冷却，然后过滤，干燥，活化，即得淡黄色的Mg-MOF-74。

所述六水合硝酸镁与2，5二羟基对苯二甲酸的质量比为3.5～4.5；DMF、去离子水和乙醇的体积比为=15:1:1。

所述步骤b中干燥是在100℃的真空干燥箱中，活化是在250℃活化5h。

与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明制备的NH₃@Mg-MOF-74吸附剂由于NH₃的引入，增强了材料表面的碱性，不仅能够降低材料对水的吸附性能，而且又可增强其吸附CO2的能力。

（2）本发明的方法，过程操作简单，容易实现，重复性好，氨水可从市场购买，原料易得。

附图说明