[发明专利]一种三维有机多孔聚酰胺吸附剂、其制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种三维有机多孔聚酰胺吸附剂，其比表面积在200m²/g以上，其具有三维微孔‑介孔结构，所述微孔的孔径为0.5‑1.0nm，所述介孔的孔径为3.0‑100nm；微孔体积大于0.01mL/g，介孔体积大于0.10mL/g，且所述介孔骨架由微孔单元连接而成。本发明还公开了所述三维有机多孔聚酰胺吸附剂制备方法和用途。本发明的三维有机多孔聚酰胺吸附剂与对燃油中的金属离子、微量水分及悬浮杂质等的去除率可以达到95％以上，有利于燃油的深度净化。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种三维有机多孔聚酰胺吸附剂、其制备方法及其应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，以化石能源和合成燃料为核心的烃类燃料的需求量和使用量逐年攀升。这些烃类燃料是用于内燃机、汽轮机、航空航天发动机中的燃料油，包括但不限于汽油、柴油、航空煤油、火箭煤油、高密度烃燃料等。烃类燃料在生产加工和长期储存过程中，会含有一定量水分、溶解性金属离子，例如钒、铁、镍、铜等，以及氧化次生悬浮物质，在一定时间内会导致设备的重要零部件产生致命的堵塞、腐蚀和损伤等。

金属离子和水分是烃类燃料在原料、生产和存放过程中难以避免引入的杂质，且对烃类燃料的热稳定性、冰点及燃烧性能有较大影响。燃料的氧化安定性是指燃料在长期贮存或受热情况下，与溶解在燃料中的氧发生缓慢氧化反应，生成固体悬浮沉积物的趋势。悬浮沉积给发动机带来了输油管堵塞、燃料喷嘴堵塞和计量阀堵塞等诸多问题，影响发动机供油。烃类燃料中的溶解水是影响其低温性能的关键因素。对于使用环境温度低或贮存于极冷环境的情况下，烃类燃料中的溶解性水分会凝结成冰晶，堵塞喷嘴、过滤器等，或急剧增加油路阻力造成发动机给油故障。此外，燃油燃烧后，杂质离子所形成的灰垢，既严重影响设备运转的效率和安全，也会造成环境污染。因此，人们希望深度脱除燃油中的溶解水分、金属离子和悬浮杂质，以提高燃油的贮存安定性、改善燃油的低温性能和燃烧性能。

为此，廉价高效的燃油净化用吸附剂的开发受到关注。公开号为CN102908989A的专利报道了一种Ti-Si-C基微孔吸附材料用于脱除油品中因老化或水解产生的极性分子，降低油品酸值并有效脱色；公开号为CN1903990A的专利报道了一种无机碱改性活性白土吸附剂的方法，并用于燃料油的脱酸、脱色和脱胶；授权号CN202876433U的专利报道了一种锰基吸附剂用于航空燃油金属离子杂质的深度脱除装置。然而，上述吸附剂功能单一，无法一次性将燃油中溶解性水分、金属离子及悬浮杂质去除，其与烃类油品的接触性能有限，导致其吸附剂用量较大，吸附脱除性能表现不佳。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供了三维有机多孔聚酰胺吸附剂，及其自组装、焙烧聚合的制备方法，得到的三维有机多孔聚酰胺吸附剂有着优良的微孔-介孔骨架结构，比表面积在200m²/g以上，对烃类油品的接触性能大大提高，吸附性能有明显提高。

本发明第一方面公开了一种三维有机多孔聚酰胺吸附剂，其比表面积在200m²/g以上，其具有三维微孔-介孔结构，所述微孔的孔径为0.5-1.0nm，所述介孔的孔径为3.0-100nm；微孔体积大于0.01mL/g，介孔体积大于0.10mL/g，且所述介孔骨架由微孔单元连接而成。

优选地，所述三维有机多孔聚酰胺吸附剂的组成为A_xB_y，其中A、B为有机聚合基元，x/y为(0.1-10)；且有机聚合基元定向连接形成有序微孔单元。所谓定向连接为基元A的羧基与基元B的氨基脱水聚合形成固定角度的酰胺键。

优选地，所述有机聚合基元A为多元羧酸中的一种或多种混合物、或其对应酸酐中的一种或多种混合物、或其水溶性盐中的一种或多种混合物；所述有机聚合基元B为多元氨基化合物中的一种或多种混合物；且有机聚合基元A中所含的羧基总数与所述有机聚合基元B中所含的氨基总数的比例为1:0.33-1:4.0。所述多元羧酸为二元或二元以上；所述多元氨基化合物为二元或二元以上。