CN102451665A

CN102451665A - 低浓度碳氢化合物气体吸附剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102451665A
Application number: CN2010105279821A
Authority: CN
Inventors: 邹娟珍; 姚炜; 张豪杰; 周洁; 刘洋; 眭艳辉
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2012-05-16

Abstract

本发明公开了一种低浓度碳氢化合物气体吸附剂及其制备方法，该吸附剂以竹炭为载体，经表面氧化改性和负载金属改性后，用水浴加热和真空烘烧制得该吸附剂。所述材料的组分和质量百分比为：95～98％的竹炭、2～5％的氧化钼、0～3％的其它(氧化铁和氧化锌)金属氧化物。本发明所得的净化材料对低浓度的碳氢化合物净化效率较高、成本低、制备工艺简单等特点。在碳氢化合物含量≤10ppm时，该材料对碳氢化合物的净化效率可达到70～90％。

Description

低浓度碳氢化合物气体吸附剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于气体净化技术领域的吸附剂及其制备方法，具体是一种低浓度碳氢化合物气体吸附剂及其制备方法。

背景技术

目前国内外研究较多的是工业排放的高浓度碳氢化合物的净化材料，然而碳氢化合物具有强烈刺激气味，空气中达到一定浓度时便会产生令人不适的感觉，长时间暴露在碳氢化合物污染空气中会引发癌变或引起其它严重疾病，因此研究适用于低浓度碳氢化合物的净化材料非常有意义。目前在空气净化器材和各种吸附装置中仍然大量地采用活性炭作为吸附剂，但活性炭因为造价高、使用周期短和难脱附等特点在实际应用中受到一定限制。竹炭是竹材在高温、缺氧(或限制性地通入氧气)的条件下，使竹材受热分解(炭化)而得到的固体产物，具有造价便宜、孔径发达，且易恢复活性等特点。此外，经过纳米改性制得的竹炭微粒具有很好的抑菌、杀菌能力，因而具有很好的应用前景。

经过对现有技术的检索发现，文献公开了一种“一种浸渍活性炭及其制备方法”，其组成为：铜(Cu)2.5～12％，钾(K)2～10％，钠(Na)0.5～9％、碘(I)1～8％，氢氧根(OH^-)2～13％，其制备方法是将上述组分按合适的比例配制成浸渍溶液，按照载体基炭水容量70～95％的溶液体积均匀地浸渍到活性炭上，在130～180℃的温度下，用可控制氧气量的空气流进行干燥、活化。但该发明制备的活性炭只表征了对苯的净化效率，未提到其它碳氢化合物。

另有文献公开了一种总挥发性有机物(TVOC)去除剂及其制备方法，该总挥发性有机物去除剂是由SDS2-50份，三聚磷酸钠2-50份，2，3，4，5，6-五羟基己醛2-50份，蒸馏水1000份。其制备方法是：在干净的容器中加入各溶液充分搅拌使其完全溶解、罐装既得上述的去除剂。但该发明制备的去除剂只适用于室内装修造成的总挥发性有机物超标的场所。

发明内容

本发明针对现有低浓度碳氢化合物治理技术存在的不足，提供一种低浓度碳氢化合物吸附剂及其制备方法，所得吸附剂对低浓度碳氢化合物转化吸附率高、且本发明吸附剂制备成本低于现有技术，制备工艺简单，适用于各种需净化低浓度碳氢化合物的场所，包括刚装修的新房、地下车库和道路隧道等。

本发明提供一种低浓度碳氢化合物气体吸附剂，其特征在于，以竹炭为载体，负载含有钼的金属氧化物；其中质量百分比为：95～98％的竹炭、2～5％的氧化钼、0～3％的氧化铁；或氧化锌；或氧化锌和氧化铁，其质量比为1-3∶1-2。

本发明提供一种低浓度碳氢化合物气体吸附剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

第一步配置0.05～0.25mol/l的氧化改性剂混合溶液，将竹炭浸渍于该混合溶液中在40±5℃下超声处理15～30分钟，取出放入烘箱干燥1～2小时；

第二步配置含有钼；或含有钼和铁；或含有钼和锌；或含有钼和铁和锌金属的混合盐溶液，将干燥好的竹炭浸渍于混合盐溶液中，水浴加热到50～70℃时搅拌缓慢加入0.05～0.25mol/l无机氨溶液使之PH值达到8.5～9.5，保持15～30分钟；将负载好金属氧化物的竹炭放入真空烘箱中200℃温度下保持1～2小时。

所述的氧化改性剂混合溶液为低浓度硝酸、过硫酸铵和次氯酸的混合溶液，它们摩尔质量比为1∶1∶1。

所述的混合盐溶液可以是氯化钼；或氯化钼和氯化铁，其质量比为3-2∶1；或氯化钼和氯化锌，其质量比为3∶1；或氯化钼和氯化铁和氯化锌，其质量比为10∶1-5∶1的盐溶液。

所述的无机氨溶液为碳酸氨、碳酸氢氨的混合溶液，其摩尔质量比为1∶0.5～2。

具体实施方式

下面对本发明的实施案例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明以未经活化的竹炭为对比吸附剂，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，其余为空气，空速为13000h^-1，在常温常压条件下，2.5G竹炭最高净化效率为45％。

实施例1

称取0.32g50％的硝酸、0.58g98％的过硫酸铵和0.13g98％的次氯酸混合于25ml去离子水中，搅拌均匀配制成氧化改性剂混合溶液；称取2.5g的颗粒状竹炭浸渍于该溶液中在40℃下超声处理15分钟，取出放入烘箱干燥2小时；

称取0.25g的氯化钼溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，搅拌均匀；将干燥好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到50℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入真空烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-1，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为5.0％。

本实施案例制得的净化材料，在U型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为13000h^-1，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，在常温常压条件下，最高净化效率为72％。

实施例2

称取0.15g的氯化钼和0.05g的氯化锌溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，将它们搅拌均匀；将干燥好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到50℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入真空烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-2，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为3.1％，氧化锌占该吸附材料质量百分比为1.1％。

本实施案例制得的净化材料，在常温常压环境下U型玻璃管反应器中进行，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，其余为空气，空速为13000h^-1，最高净化效率为80％。

实施例3

称取0.15g的氯化钼和0.05g的氯化铁溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，将它们搅拌均匀；将干燥好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到50℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入真空烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-3，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为3.1％，氧化铁占该吸附材料质量百分比为1.9％。

本实施案例制得的净化材料，在U型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为13000h^-1，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，在常温常压条件下，最高净化效率为83％。

实施例4

称取0.16g50％的硝酸、0.29g98％的过硫酸铵和0.07g98％的次氯酸混合于25ml去离子水中，搅拌均匀配制成氧化改性剂混合溶液；称取2.5g的颗粒状竹炭浸渍于该溶液中在40℃下超声处理15分钟，取出放入烘箱干燥2小时；

称取0.15g的氯化钼和0.05g的氯化铁溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，搅拌均匀；将干燥好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到50℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入真空烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-4，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为3.1％，氧化铁占该吸附材料质量百分比为1.9％。

本实施案例制得的净化材料，在U型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为13000h^-1，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，在常温常压条件下，最高净化效率为75％。

实施例5

称取0.1g的氯化钼和0.05g的氯化铁溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，搅拌均匀；将干燥好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到70℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入真空烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-5，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为2.0％，氧化铁占该吸附材料质量百分比为1.9％。

本实施案例制得的净化材料，在U型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为13000h^-1，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，在常温常压条件下，最高净化效率为80％。

实施例6

称取0.1g的氯化钼、0.01g的氯化锌和0.01g的氯化铁溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，搅拌均匀；将干燥好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到50℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-6，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为2.1％，氧化锌和氧化铁占该吸附材料质量百分比分别为0.2％和0.4％。

实施例7

称取0.1g的氯化钼、0.05g的氯化锌和0.01g的氯化铁溶解于25ml的去离子水中，同时称取0.2g的碳酸氢氨和0.24g的碳酸氨溶于25ml去离水中，搅拌均匀；将烘好干躁好的竹炭放入金属溶液中水浴加热到50℃时，缓慢滴加无机氨混合溶液使之PH值达到9，保持30分钟；然后取出竹炭放入真空烘箱中200℃保持2小时，制得吸附材料T-7，其中氧化钼占该吸附材料质量百分比为2.0％，氧化锌和氧化铁占该吸附材料质量百分比分别为1.2％和0.4％。

本实施案例制得的净化材料，在U型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为13000h^-1，原料气为5ppm的70％的丙烷和30％的丙烯混和气，在常温常压条件下，最高净化效率为88％。

Claims

1.一种低浓度碳氢化合物气体吸附剂，其特征在于，以竹炭为载体，负载含有钼的金属氧化物；其中质量百分比为：95～98％的竹炭、2～5％的氧化钼、0～3％的氧化铁；或氧化锌；或氧化锌和氧化铁，其质量比为1-3∶1-2。

2.根据权利要求1所述的低浓度碳氢化合物气体吸附剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

3.根据权利要求2所述的低浓度碳氢化合物气体吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的氧化改性剂混合溶液为低浓度硝酸、过硫酸铵和次氯酸的混合溶液，它们摩尔质量比为1∶1∶1。

4.根据权利要求2所述的低浓度碳氢化合物气体吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的混合盐溶液可以是氯化钼；或氯化钼和氯化铁，其质量比为3-2∶1；或氯化钼和氯化锌，其质量比为3∶1；或氯化钼和氯化铁和氯化锌，其质量比为10∶1-5∶1的盐溶液。

5.根据权利要求2所述的净化低浓度碳氢化合物的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的无机氨溶液为碳酸氨、碳酸氢氨的混合溶液，其摩尔质量比为1∶0.5～2。