废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂及其制备方法

本发明涉及脱汞吸附剂，尤其是一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂及其制备方法。

背景技术：

1、汞是一种有毒的重金属元素，具有迁移性和生物累积性，会对生态环境和人体健康造成危害。燃煤电厂的汞排放成为我国面临的重大环境问题。燃煤烟气中的汞包含三种形态：单质汞(hg0)、氧化态汞(hg2+)和颗粒态汞(hgp)。其中hg2+和hgp易经由湿法脱硫装置和静电除尘装置去除，由于hg0具有不溶于水、化学性质稳定、强挥发性的特点，是汞污染物治理中的重点难点，需要通过吸附或者催化氧化进行针对性的脱除。当前hg0吸附与催化技术的提效主要依靠对材料性能的优化来实现，因此开发经济、高效的脱汞吸附/催化剂材料是当前汞脱除领域的研究重点。目前主流的hg0脱除技术为活性炭喷射技术，活性炭作为脱汞吸附剂具有高比表面积、丰富的活性位点等优势，但其高昂的成本和制备过程中较高的能耗限制了其实际应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂及其制备方法，目的是解决现有吸附剂制备效率低、制备过程能耗高、成本高的问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本申请提供一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，包括：

4、(1)称取一定量的聚苯乙烯颗粒与1,2-二氯乙烷混合，在恒温加热搅拌条件下使聚苯乙烯颗粒充分溶解，得到第一混合溶液；

5、(2)在所述第一混合溶液中缓慢加入一定量的交联剂，在恒温加热搅拌条件下进行反应，一段时间后升温并持续搅拌，得到第二混合溶液；

6、(3)在所述第二混合溶液中加入一定量的路易斯酸催化剂，并于恒温加热持拌条件下进行反应，得到第三混合溶液；

7、(4)在所述第三混合溶液中加入一定量的反应终止试剂，终止反应并抽滤清洗，得到产物；

8、(5)将所述产物通过真空减压干燥，得到富含路易斯酸性位点的废塑料基超交联有机多孔聚合物样品。

9、进一步技术方案为：

10、步骤(1)至步骤(3)中，恒温加热在30-50℃的条件下进行。

11、步骤(2)中，所述交联剂为对二氯苄或联苯二氯苄，恒温加热搅拌时间为1-4h。

12、步骤(2)中，一段时间后升温至70-90℃，升温速率为1℃-10℃/min。

13、步骤(3)中，所述路易斯酸催化剂为过渡金属卤化物，反应时间为12-48h。

14、所述过渡金属卤化物为fecl3、cucl2、zrcl2、zncl2、alcl3中的一种。

15、所述反应终止试剂包括甲醇。

16、步骤(1)在回流条件下进行，即借助回流冷凝器将蒸发的1,2-二氯乙烷冷凝回流至三口圆底烧瓶中。

17、步骤(4)中，采用乙醇进行清洗；步骤(5)中，真空减压干燥在40-70℃下持续进行12-48h。

18、本申请还提供一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂，采用所述的制备方法制得。

19、本发明的有益效果如下：

20、本发明采用废塑料聚苯乙烯为原料，利用聚苯乙烯材料分子链长、碳氢含量高的特点，通过利用路易斯酸原位构筑的方法，定向的合成出孔隙结构发达、丰富高路易斯酸性位点的超交联有机多孔聚合物，实现富含路易斯酸性位点的超交联有机多孔聚合物的原位构筑。在嵌入大量路易斯酸性位点的同时保留其原有发达的孔隙结构，进而保证hg0在吸附剂内部的传质，促进hg0的吸附和氧化。废塑料基超交联有机多孔聚合物骨架内部富含超微孔结构，该种结构可引起纳米限域效应，能够使得路易斯酸性位点均匀得分散在多孔聚合物骨架的超微孔道中，同时也能够为路易斯酸性位点提供疏水性和抗硫性的保护。

21、利用本发明制备方法得到的废塑料基超交联有机多孔聚合物脱汞吸附剂，在高湿和高硫的烟气条件下以及在较宽的温度范围内，均表现出良好的脱汞性能，在燃煤电厂尾部处理装置等重金属吸附脱除领域表现出广阔的应用前景。

22、本发明废塑料聚苯乙烯为原料在温和条件下获得高性能吸附剂，提高了制备效率高，降低了制备过程的能耗和成本。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)至步骤(3)中，恒温加热在30-50℃的条件下进行。

3.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述交联剂为对二氯苄或联苯二氯苄，恒温加热搅拌时间为1-4h。

4.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，一段时间后升温至70-90℃，升温速率为1℃-10℃/min。

5.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述路易斯酸催化剂为过渡金属卤化物，反应时间为12-48h。

6.根据权利要求5所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属卤化物为fecl3、cucl2、zrcl2、zncl2、alcl3中的一种。

7.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述反应终止试剂包括甲醇。

8.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)在回流条件下进行，即借助回流冷凝器将蒸发的1,2-二氯乙烷冷凝回流至三口圆底烧瓶中。

9.根据权利要求1所述的废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，采用乙醇进行清洗；步骤(5)中，真空减压干燥在40-70℃下持续进行12-48h。

10.一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂，采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明涉及一种废塑料基有机多孔聚合物脱汞吸附剂及其制备方法，包括称取一定量的聚苯乙烯颗粒与1,2‑二氯乙烷混合，在恒温加热搅拌条件下使聚苯乙烯颗粒充分溶解，得到第一混合溶液；在第一混合溶液中缓慢加入交联剂，在恒温加热搅拌条件下进行反应，一段时间后升温并持续搅拌，得到第二混合溶液；在第二混合溶液中加入一定量的路易斯酸催化剂，并于恒温加热持拌条件下进行反应，得到第三混合溶液；在第三混合溶液中加入一定量的反应终止试剂，终止反应并抽滤清洗，得到产物；将产物通过真空减压干燥，得到富含路易斯酸性位点的废塑料基超交联有机多孔聚合物样品。所得吸附剂在高湿和高硫的烟气组分条件下具备高效、稳定的脱汞能力。

技术研发人员：汤红健,许一凡,段钰锋
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13