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一种复合型纳米碳吸附材料及其制备方法和应用与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-07-31 00:15

本发明涉及吸附处理领域，特别是涉及一种复合型纳米碳吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、硫污染是一种常见的工业大气污染，其中，二氧化硫为含硫废气中主要污染物之一。

2、常见的脱硫方法为加氢脱硫、氧化脱硫、生物脱硫、吸附脱硫等等，而吸附脱硫中碳材料因为其具有较大的比表面积、丰富的孔道结构，故而在脱硫方面表现出极大的优势，是一种常见的脱硫吸附剂。

3、在先技术cn109225251b公开了“一种分级多孔复合碳纤维低温二氧化硫吸附催化剂的制备方法”、cn103480335b公开了“一种用于吸附低浓度无机气态污染物的纤维活性炭及其制备方法”、cn1006669672b公开了“一种用于二氧化硫回收的活性炭催化剂的制备方法”这些现有技术提供了不同碳基催化剂的制备方法及应用，但工艺都较为复杂、碳材料对高浓度二氧化硫的吸附效果较弱、制备过程中产生的副产物及废液等威胁环境安全。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合型纳米碳吸附材料，用于解决现有技术中工艺复杂、对高浓度二氧化硫的吸附效果弱、容易产生副产物的问题，同时，本发明还将提供复合型纳米碳吸附材料的制备方法；此外，本发明还将提供复合型纳米碳吸附材料的用途。

2、为实现上述目的及其他相关目的，

3、本发明的第一方面，提供一种复合型纳米碳吸附材料，所述复合型纳米碳吸附材料包括1-萘酚、对苯二甲醇、烯丙基氯、4-4双马来酰亚胺二苯甲烷、镍铜合金粉末和助剂。

4、于本发明的一实施例中，所述助剂包括对甲苯磺酸、正丁醇和氢氧化钾。

5、本发明的第二方面，提供一种复合型纳米碳吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

6、s1、交联；混合1-萘酚和对苯二甲醇，加入甲苯磺酸，反应得到b阶copna树脂；

7、s2、热熔；将copna树脂加热溶于正丁醇中，加入氢氧化钾并降温至40～50℃，缓慢滴入烯丙基氯，反应3～5h，得到丙烯基copna树脂；

8、s3、共聚；将丙烯基copna树脂与4-4双马来酰亚胺二苯甲烷混合，并搅拌加热至100～150℃，预聚合30min后经固化反应得到烯丙基copna-bmi树脂；

9、s4、负载；将烯丙基copna-bmi树脂与镍铜合金粉末物理糅杂，得到金属负载型树脂微球；

10、s5、碳化；将金属负载型树脂微球放置于反应器中，在甲烷气体环境中进行催化裂解反应，其中甲烷的气体流速为100～1000ml/min，质量空速为2000～20000ml·gcat-1·h-1，反应温度为600～800℃，反应时间3～10h。

11、s6、洗涤；将反应完成后的产物洗涤、干燥后得到复合型纳米碳吸附材料，其中，烘干温度60～80℃，烘干时间为8～12h。

12、通过上述技术方案，最终制得的复合型纳米碳吸附材料具有发达的孔结构和集中的孔径分布，表现为所述复合型纳米碳吸附材料具有较高的比表面积，大的总孔体积，bjh吸附平均孔径大。

13、于本发明的一实施例中，所述步骤s1中的b阶copna的分子量为100～1200。

14、于本发明的一实施例中，所述步骤s2中，copna树脂、正丁醇、氢氧化钾和烯丙基氯的质量比分别为：20～40％、40～60％、16～20％和20～24％。

15、于本发明的一实施例中，所述步骤s3中的固化反应的反应条件为：150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h或140℃/2h+200℃/2h+250℃/2h+150℃/5h。

16、于本发明的一实施例中，所述步骤s3中copna的树脂和4-4双马来酰亚胺二苯甲烷的配比为3～5：2～4。

17、于本发明的一实施例中，所述步骤s4中烯丙基copna-bmi树脂与镍铜合金粉末的配比为3～5：1～3。

18、于本发明的一实施例中，所述步骤s5中催化裂解前以50～100ml/min的气体流速、2000～20000ml·gcat-1·h-1的质量空速向反应器中输送氮气。

19、通过上述技术方案，在催化裂解之前通入氮气，能够排出反应器内的空气，避免空气内的氧气等其他气体对催化裂解产生干扰。

20、本发明的第三方面，提供一种复合型纳米碳吸附材料的新用途，所述复合型纳米碳吸附材料可用于含硫污染气体中硫的脱除处理。

21、如上所述，本发明的复合型纳米碳吸附材料，具有以下有益效果：

22、1、本发明的复合型纳米碳吸附材料具有发达的孔结构和集中的孔径分布，表现为所述复合型纳米碳吸附材料具有较高的比表面积，大的总孔体积，bjh吸附平均孔径大。这种复合型纳米碳吸附材料与市面上的碳材料相比具有更高的二氧化硫吸附容量、更容易循环再生、制备过程更加简便。

23、2、同时制备过程中也伴随着氢气的产生，是一种高附加值的功能化碳材料。

技术特征：

1.一种复合型纳米碳吸附材料，其特征在于，所述复合型纳米碳吸附材料包括1-萘酚、对苯二甲醇、烯丙基氯、4-4双马来酰亚胺二苯甲烷、镍铜合金粉末和助剂。

2.根据权利要求1所述的复合型纳米碳吸附材料，其特征在于：所述助剂包括对甲苯磺酸、正丁醇和氢氧化钾。

3.一种制备如权利要求1-2任一项所述复合型纳米碳吸附材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的b阶copna的分子量为100～1200。

5.根据权利要求3所述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，copna树脂、正丁醇、氢氧化钾和烯丙基氯的质量比分别为：20～40％、40～60％、16～20％和20～24％。

6.根据权利要求3所述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中的固化反应的反应条件为：150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h或140℃/2h+200℃/2h+250℃/2h+150℃/5h。

7.根据权利要求3所述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中copna的树脂和4-4双马来酰亚胺二苯甲烷的配比为3～5：2～4。

8.根据权利要求3所述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中烯丙基copna-bmi树脂与镍铜合金粉末的配比为3～5：1～3。

9.根据权利要求3所述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中催化裂解前以50～100ml/min的气体流速、2000～20000ml·gcat-1·h-1的质量空速向反应器中输送氮气。

10.一种如权利要求1-2任一项所述复合型纳米碳吸附材料的新用途，其特征在于，所述复合型纳米碳吸附材料可用于含硫污染气体中硫的脱除处理。

技术总结
本发明提供一种复合型纳米碳吸附材料，所述复合型纳米碳吸附材料包括1‑萘酚、对苯二甲醇、烯丙基氯、4‑4双马来酰亚胺二苯甲烷、镍铜合金粉末和助剂，所述助剂包括对甲苯磺酸、正丁醇和氢氧化钾；此外，本发明还提供上述复合型纳米碳吸附材料的制备方法，包括步骤：S1、交联；S2、热熔；S3、共聚；S4、负载；S5、碳化；S6、洗涤；本发明还提供了复合型纳米碳吸附材料的应用方法：所述复合型纳米碳吸附材料可用于含硫污染气体中硫的脱除处理；通过上述技术方案，解决现有技术中工艺复杂、对高浓度二氧化硫的吸附效果弱、容易产生副产物的问题。

技术研发人员：童裳慧
受保护的技术使用者：中晶城康资源再生利用技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13