[发明专利]一种吸附羰基硫的聚苯并噁嗪基衍生碳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种吸附羰基硫的聚苯并噁嗪基衍生碳材料及其制备方法和应用，所述的聚苯并噁嗪基衍生碳材料的制备方法，是以胺类化合物为固化剂、聚氧乙烯‑聚氧丙烯‑聚氧乙烯三嵌段共聚物P127为软模板剂，在固化剂及软模板剂存在下，苯酚类化合物和醛类化合物先经一步聚合反应，得到的聚合物再经高温碳化热解，即制备完成。本发明的聚苯并噁嗪基衍生碳材料有着比表面积大、微孔孔隙发达、机械强度高等优点，对于焦炉煤气中羰基硫有着较好的吸附作用。本发明有着制备方法简单、原料成本低、无副产物等优点，具有潜在的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及焦炉煤气中羰基硫的吸附分离技术领域，具体涉及一种吸附羰基硫的聚苯并噁嗪基衍生碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

苯并噁嗪是指一类热稳定性良好、残炭率高的高分子噁嗪环芳香族聚合物，因聚合过程条件温和，无需添加强腐蚀性的强酸或强碱催化，反应无副产物，无小分子放出等优点，被视作为一种理想的前驱体。苯并噁嗪单体经催化或者加热条件下开环聚合，产生含氮且类似酚醛树脂结构的聚合物，称为聚苯并噁嗪，聚苯并噁嗪树脂作为新型的酚醛树脂，相较于传统酚醛树脂的优点外，最显著的特点是分子结构的可设计性强，可以根据应用的需要，选择不同的苯酚类化合物或者胺类化合物，合成出不同结构的苯并噁嗪，达到进一步改善目标产物综合性能的目的。

随着现代化学工业迅速发展和人民生活的日益提高，天然气、石油气、焦炉气、水煤气和半水煤气等被广泛地应用于各种化工过程和人民日常生活中，通常这些气体中都含有硫化物，除了含有一般的无机硫，如SO₂、SO₃、H₂S等，还含有一般较难除去的有机硫，如COS、CS₂等，其中COS 的化学活性比H₂S的化学活性小得多，其酸性和极性均比H₂S的弱，并且很容易引起催化剂中毒失活，并且对工业生产的设备有腐蚀作用。但是一般用于脱除H₂S的方法不能有效地完全脱除COS。工业上脱除COS的方法主要分为干法和湿法，其中干法是指利用吸附剂和催化剂将COS直接脱除或转化为其他无机硫再脱除的过程，主要有包括有还原法、水解法、吸附法、光解法及氧化法等，有着脱硫精度高、操作费用低等优点，其中工业应用最为广泛的是吸附法，即用吸附剂将COS集中吸附后再处理的方法。

发明专利CN108640113 A公开的“一种基于生物基苯并噁嗪的氮、氧共掺杂多孔碳材料的制备方法”，该专利以香草醛、4,4-二氨基二苯醚和多聚甲醛为原料，通过软模板和活化等工艺制备氮、氧共掺杂多孔碳材料，用于超级电容器的电极，有着良好的循环充放电性能，但是由于是制备方法较为繁琐，并且成本较高，实际应用于工业生产中的难度较大。

发明专利CN109748279 A公开的“一种基于苯并噁嗪多孔聚合物的微孔碳材料及其制备方法和应用”，该方法通过首先胺、酚和多聚甲醛加入到有机溶剂中，搅拌加热回流反应合成苯并噁嗪多孔聚合物，然后将得到的聚合物和活化剂混合浸渍，最后经活化，酸洗、水洗，干燥，得到高效吸附二氧化碳的微孔碳材料，但是该方法两步的操作过程过于繁琐，很难用于大规模的工业化生产过程中。

针对上述技术背景，本发明以较为简单的操作制备了一种吸附羰基硫的聚苯并噁嗪基衍生碳材料，并对焦炉煤气中的羰基硫有着较高脱除率，具有很大的环保意义以及经济意义。

发明内容

针对现有工业生产中吸附材料存在的不足，本发明的目的在于提供一种吸附羰基硫的聚苯并噁嗪基衍生碳材料及其制备方法。本发明所用的吸附材料是苯酚类化合物和醛类化合物经一步聚合，高温碳化热解而成，在模拟的焦炉煤气中，对羰基硫有着较好的吸附效果，显著提高了聚合物类碳材料对于羰基硫气体的吸附能力，从环境保护和经济效益上，具有潜在的工业化价值。