CN103435040A

CN103435040A - 一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法及其应用

Info

Publication number: CN103435040A
Application number: CN2013104049489A
Authority: CN
Inventors: 李进军; 胡立鹃; 吴峰; 陆晓飞; 程微
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明公开了一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法与应用，属于污染控制技术领域。本发明方法以竹茎为原材料，将竹的秆茎切去竹节，裁切成中空圆筒段状，再整体进行炭化与活化得到竹制整体式筒状活性炭；将其紧密平行堆叠排布在吸附反应器内，使含污染物的气或水沿筒状活性炭的中心管孔和炭管之间的间隙流过，污染物被活性炭吸附，气或水得以净化。该方法适用于工业废气、工业废水和受污染的生产及生活用水的处理。本发明以竹制整体式筒状活性炭作为污染物去除的吸附剂，其具有流体阻力低、强度高、导热性能强、原材料易得等优点。

Description

一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法及其应用

技术领域

本发明属于污染控制技术领域，涉及一种污染净化方法，具体的说是一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法及其应用。

背景技术

吸附是常用的污染物净化方法。活性炭具有发达的孔隙结构，比表面积大，对多种污染物具有良好的吸附性能，是一种常用的吸附剂，其形状通常为颗粒状或粉末状。由于工业废气排放往往具有大风量的特点，使用传统的颗粒活性炭进行吸附治理，会造成较大的气阻。近年来，产业界发展了整体式活性炭，可以极大的降低气体阻力。常用的整体活性炭的制备方法是涂敷负载法和挤压成型法。例如，如文献CN101259404A公开了一种多孔性活性炭复合材料涂敷负载制造方法，该方法是利用粘合剂将颗粒活性炭负载于多孔材料载体上。涂敷负载选用的载体材料往往具有较高的结构强度，但由于其比表面积有限，可能会对整体材料的吸附性能产生负面影响。文献CN101734655A公开了一种整体式活性炭的挤压成型制备方法，是将炭粉粉碎成末状，与粘结剂（黄土、沥青、磷酸盐等）充分混合均匀，再在挤压机上压成一种整体蜂窝状结构，并进行固化处理。挤压成型的活性炭具有较高的比表面积，但由于基本结构为活性炭粉末，整体强度有限，比较容易坍塌，在水中会粉化，难以应用于水体污染物的去除。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法。

本发明的目的还在于提供上述基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法，包括如下步骤：将竹茎原材料整体炭化及活化后制得竹制整体式筒状活性炭；将竹制整体式筒状活性炭平行堆叠排布在吸附反应器内，使含污染物的气或水经过吸附反应器进行净化；所述的竹茎原材料的来源包括灌木状竹类和乔木状竹类。

所述的竹制整体式筒状活性炭优选为将竹的秆茎切去竹节，裁切成中空圆筒段状，再整体进行炭化与活化后制得，炭化与活化之后维持整体式筒状结构，典型产品照片如图1所示。

所述的竹制整体式筒状活性炭在吸附反应器内的排布方式优选为：筒状活性炭紧密平行堆叠排列在一起；如果筒状活性炭直径大小不均一，将较细的筒状活性炭嵌套在较粗的筒状活性炭中，相邻粗筒活性炭之间的大间隙用细筒活性炭填充，示意图如图2所示。

上述方法在工业废气、工业废水和受污染的生产及生活用水处理中的应用；所述的工业废气中的污染物包括挥发性有机物、氮氧化物、硫化氢、二氧化硫和氨；所述的工业废水和受污染的生产及生活用水中的污染物包括有机物、重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、砷酸盐和亚砷酸盐。

本发明以竹制整体式筒状活性炭作为污染物去除的吸附剂，通过将竹茎原材料整体炭化及活化后制得整体式筒状活性炭，将整体式筒状活性炭平行堆叠在一起，使含污染物的气或水沿筒状活性炭的中心管孔和炭管之间的间隙流过，污染物被活性炭吸附，气或水得以净化。

本发明相对于现有技术具有如下优点和效果：本发明以竹制整体式筒状活性炭作为污染物去除的吸附剂，流体阻力低；竹材系生长成型，炭化及活化后，炭微粒化学键联在一起，因而强度高，不会粉化；制备过程未添加无机粘合剂，故不会降低导热性能；并且竹材具有生长周期短、可再生等特点，原材料廉价易得，生产成本低；能处理含污染物的废气及废水，应用范围广。

附图说明

图1是典型的竹制整体式筒状活性炭的照片。

图2是竹制整体式筒状活性炭嵌套堆叠示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

以直径约0.8厘米的箬竹（或其它灌木状竹类，本专利中称之为细竹）和直径约10厘米的楠竹（或其它乔木状竹类，本专利中称之为粗竹）作为整体式活性炭原材料。将竹茎切去竹节，裁切成15厘米长的圆筒段状，浸泡在浓度为15%（质量百分比浓度）的氯化锌溶液中，加热煮沸1小时，取出烘干后，在氮气氛围中600℃炭化及活化1小时，冷却后，分别用5%（质量百分浓度）的盐酸和纯水洗涤，即得到整体式竹制筒状活性炭。将细筒状活性炭嵌套在粗筒状活性炭中，然后将粗筒状活性炭平行堆叠排布在吸附反应器内，并用细筒状活性炭填充相邻粗筒状活性炭之间的间隙。使工业废气流入反应器，沿筒状活性炭中心孔和炭筒之间的间隙流动，污染物被活性炭管吸附，废气得以净化。每克竹制筒状活性炭对空气中的甲苯和苯的平均吸附量大于280毫克，对二氧化硫、硫化氢、二氧化氮和氨的平均吸附量大于50毫克。

实施例2

将直径约1厘米的筇竹（或其它灌木状竹类）切去竹节，裁切成15厘米长的圆筒段状，在30%（质量百分比浓度）的磷酸溶液中浸泡48小时，取出烘干后，在氮气氛围中400℃炭化及活化1小时，冷却后，用80℃的热水洗涤，即得到整体式竹制筒状活性炭。将整体式筒状活性炭平行堆叠排布在吸附反应器内，使废水流入反应器，沿筒状活性炭中心孔和炭筒之间的间隙流动，污染物被活性炭管吸附，废水得以净化。每克竹制筒状活性炭对水中的苯酚、亚甲基蓝、邻硝基苯的平均吸附量大于250毫克，对铅离子、铜离子和隔离子的吸附量大于20毫克，对硝酸根（以氮计）和磷酸根（以磷计）的吸附量大于15毫克。

实施例3

将直径约1厘米的箬竹（或其它灌木状竹类）切去竹节，裁切成15厘米长的圆筒段状，在氮气氛围中900℃炭化2小时，然后降温到700℃，通入含1000ppm二氧化碳的氮气，活化2小时，降至室温，即得到整体式竹制筒状活性炭。将整体式筒状活性炭平行堆叠排布在吸附反应器内，使含污染物的生产及生活用水流入反应器，沿筒状活性炭中心孔和炭筒之间的间隙流动，污染物被活性炭管吸附，生产及生活用水得以净化。每克竹制筒状活性炭对水中的砷酸根和亚砷酸根（以砷计）的平均吸附量大于15毫克，对亚硝酸根（以氮计）的吸附量大于10毫克。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法，其特征在于包括如下步骤：将竹茎原材料整体炭化及活化后制得竹制整体式筒状活性炭；将竹制整体式筒状活性炭平行堆叠排布在吸附反应器内，使含污染物的气或水经过吸附反应器进行净化。

2.一种基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法，其特征在于：所述的竹茎原材料的来源包括灌木状竹类和乔木状竹类。

3.根据权利要求1所述的基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法，其特征在于：所述的竹制整体式筒状活性炭为将竹的秆茎切去竹节，裁切成中空圆筒段状，再整体进行炭化与活化后制得。

4.根据权利要求1所述的基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法，其特征在于：所述的竹制整体式筒状活性炭在吸附反应器内的排布方式为：筒状活性炭紧密平行堆叠排列在一起；若筒状活性炭直径大小不均一，将较细的筒状活性炭嵌套在较粗的筒状活性炭中，相邻粗筒活性炭之间的大间隙用细筒活性炭填充。

5.权利要求1-4任一项所述的基于竹制整体式活性炭的污染吸附净化方法在工业废气、工业废水和受污染的生产及生活用水处理中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的工业废气中的污染物包括挥发性有机物、氮氧化物、硫化氢、二氧化硫和氨。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的工业废水和受污染的生产及生活用水中的污染物包括有机物、重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、砷酸盐和亚砷酸盐。