[发明专利]一种“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物的制备方法，以杂多酸改性的金属有机骨架(POMs@MOFs)为载体，以水为模板分子，加入单体、交联剂、致孔剂，在载体表面进行交联聚合反应，制备出具有“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物，所述单体中含有双键和功能基团，所述功能基团为羧基、酰胺基团、酯基或吡啶基团。本发明制备的聚合物作为吸附剂来实现硫化氢与二氧化碳的选择分离，高效去除硫化氢。

技术领域

本发明涉及一种“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物的制备方法，以及其作为吸附剂在去除硫化氢方面的应用，属于大气污染控制的技术范畴。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

硫化氢(H₂S)是一种广泛存在于天然气、沼气、焦炉煤气及炼油废气等气体中的无色有毒的恶臭气体，也是预防空气污染需要去除的主要成分之一。硫化氢具有较强的酸性和腐蚀性，会严重腐蚀工业设备及管路，也是造成酸雨的主要污染物之一。此外，硫化氢的存在严重危害人体健康，低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经系统都有影响如发热、发痒、头痛、头晕、呼吸困难，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内引发窒息、昏迷甚至死亡。世界职业安全与保健管理总署(OSHA)对硫化氢的浓度做了以下规定：浓度低于10ppm的硫化氢定义为低毒性，浓度介于10～30ppm的硫化氢为中等毒性，浓度高于30ppm的硫化氢定义为高毒性。

发明人已知的硫化氢的去除方法主要有两种：(1)干法：碳材料、分子筛等吸附剂的吸附法，膜分离法，金属氧化物氧化法，辐照分解法，克劳斯法；(2)湿法：化学氧化法，有机醇胺吸收法，碱吸收法，离子液体法以及生物脱硫法。与湿法脱硫相比，干法脱硫对设备基本无腐蚀，运行成本低，操作简单灵活，适应条件广，得到了广泛研究。但是，工业气体中除了硫化氢，也常有二氧化碳(CO₂)。硫化氢和二氧化碳都属于酸性气体，性质相似，都可以被碱吸附剂或吸收剂除掉。此外，硫化氢的分子动力学直径为二氧化碳的分子动力学直径为它们有相近的分子动力学直径，从而降低对硫化氢物理吸附的选择吸附效率。

分子印迹是一种基于抗原-抗体的作用机理，用来制备具有“记忆效应”的分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)的技术。简单讲，分子印迹聚合物的制备过程就是以目标分子作为模板，功能单体与模板以共价、非共价或半共价的方式结合形成前驱体，然后通过交联剂的化学聚合形成性能稳定的聚合物，最后再将模板除去，产生与模板在大小和形状上互补的结合位点。这种独特的结合位点使分子印迹聚合物对目标分子有了高度选择能力。但是，据发明人所知，由于硫化氢气体有毒且不稳定，不可直接作为模板分子来制备硫化氢分子印迹聚合物，因而制备硫化氢分子印迹聚合物具有较大难度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物的制备方法，将制备的聚合物作为吸附剂来实现硫化氢与二氧化碳的选择分离，高效去除硫化氢。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面提供了一种硫化氢分子印迹聚合物的制备方法，以水作为代替硫化氢的模板分子，进行本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、沉淀聚合或表面印迹聚合制备得到分子印迹聚合物。

本发明经过研究发现，水分子与硫化氢的构型相似，且性能稳定，以水作为模板制备的分子印迹聚合物能够对硫化氢进行特异性吸附。

另一方面提供了一种“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物的制备方法，以杂多酸改性的金属有机骨架(POMs@MOFs)为载体，以水为模板分子，加入单体、交联剂、致孔剂，在载体表面进行交联聚合反应，制备出具有“三明治”结构的硫化氢分子印迹聚合物，所述单体中含有双键和功能基团，所述功能基团为羧基、酰胺基团、酯基或吡啶基团。