CN103894148B - 一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法 - Google Patents
一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103894148B CN103894148B CN201410100320.4A CN201410100320A CN103894148B CN 103894148 B CN103894148 B CN 103894148B CN 201410100320 A CN201410100320 A CN 201410100320A CN 103894148 B CN103894148 B CN 103894148B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active carbon
- air
- reaction vessel
- activated carbon
- acidic gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
本发明涉及一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法，是将活性炭经过多步骤的化学处理，所述该材料的制备方法为：首先将待改性活性炭置于反应容器中，通入纯乙醇蒸汽；将经过初步处理的活性炭加入装有纯乙醇溶液的反应容器中，并通入氮气，同时搅动，使得反应容器内不残余空气；将3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液加入反应容器中，并搅拌；通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。该活性炭改性过程简单，步骤少，按照此方法制备的活性炭能够有效地去除极低浓度的二氧化硫等酸性气体。
Description
技术领域
本发明属于环境空气净化领域。具体涉及一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性制备方法。
背景技术
随着经济与社会的发展，环境保护，劳动保护，等对空气环境质量提出了更高的要求，工业生产工艺、特殊行业等对所处气体的质量也提出了更高的要求。空气中的微量酸性气体的存在，往往对一些行业的生产运作造成危害。如：通信机房是一类特殊的工作场所，由于硬件设备的特殊技术要求, 机房长期处于密闭状态, 主要依靠空调通风设备输送新鲜风量, 形成流通空气。这类数据中心中设备的正常运行具有非常重要的意义：不仅用于大计算量的计算机和电路板非常的昂贵，并且其所服务的对象需要其稳定的运行来保证业务正常运行，更有其中一部分数据中心被用于国防或军事目的。但我国的数据中心却频繁的出现故障，这是由于我国大气中存在一定浓度的酸性气体对电路板的腐蚀造成的。根据2012年环境公报，我国空气中二氧化硫和二氧化氮气体年平均浓度分别主要集中分布在20~50μg/m3和15~45μg/m3，正是空气中这种低浓度二氧化硫等酸性气体的存在，容易造成电路电阻率变化电线腐蚀，导致产品的使用寿命缩减，造成线路短路设备停机的麻烦。虽然现阶段数据中心中通风空调的空气过滤系统通常是由人造纤维（玻璃纤维、化学纤维等）制成的初效、中效颗粒物过滤器的组合配置，对这种低浓度酸性气体的过滤效果接近于零。
当前对于酸性气体的净化处理工艺主要是针对工业企业排放的烟气治理，所需处理的气体量大，酸性气体浓度较高，达到几百甚至上千ppm[宋磊. 活性炭纤维吸附法精细脱除二氧化硫研究.四川大学硕士论文]。对于空气中极低浓度的酸性气体几乎不具备净化效果。活性炭具有很大的比表面积和发达的孔隙结构，因其性价比高、化学稳定性好、吸附性能优良、热稳定性好等优点而成为空气污染物净化技术中首选的吸附剂材料，国内有学者利用普通活性炭对30~300ppm的高浓度SO2进行吸附试验，研究表明，其对于空气中二氧化硫等酸性气体有良好的吸附能力。但活性炭对于极低浓度的酸性气体吸附效果有限，很难达到上述数据中心等环境对低浓度酸性气体去除的要求。因此，研发高效、适用的去除极低浓度酸性气体的材料，能够填补行业技术空白具有重大的实际意义。
发明内容
本发明针对当前技术存在缺点和不足，旨在解决当前各种行业对空气中低浓度酸性气体的浓度控制的问题，发明了一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法。
本发明中涉及的一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法，是将活性炭经过多步骤的化学处理，具体步骤如下：
(1)将活性炭置于第一反应容器中，通入纯乙醇蒸汽，反应1~3h；
(2)将步骤(1)得到的经过初步处理的活性炭加入到装有纯乙醇溶液的第二反应容器中，并通入氮气5~15min，同时搅动，使得第二反应容器内不残余空气；活性炭与乙醇的质量比是1:200-1:500；
(3)将3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液加入到第二反应容器中，并搅拌；
(4)通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。
本发明中，步骤（1）中通入的纯乙醇蒸汽温度为150~180℃。
本发明中，步骤(2)中所涉及的第二反应容器采用的舒伦克烧瓶或者其他隔绝空气的反应容器，溶剂是纯乙醇溶液，不含水分。
本发明中，步骤(3)中所涉及的APTES和乙醇的质量比为1:5-1:20，搅拌时间为10~20h。
本发明与现有处理空气中低浓度酸性气体的方案和技术相比，具有以下创新和优势：
（1）本发明中所涉及的活性炭改性方法创新之一在于采用的改性材料是活性炭、改性药剂是乙醇和APTES溶液。活性炭表面所含的众多基团能够对酸性气体产生化学吸附，但处理的酸性气体浓度较高才能达到一定的处理效果。本发明中首先利用乙醇蒸汽改善活性表面的基团，增加它表面羟基数目，再将它与APTES溶于乙醇溶液混合，APTES与活性炭表面基团反应，生成的另一种全新基团有着非常好的吸附酸性气体的能力。
（2）本发明涉及的提高空气中微量酸性气体去除率的活性炭改性方法，其创新和优势在于所涉及的材料简单，改性方法简单，步骤少，可操作性强。
（3）本发明中所涉及的改性后的活性炭，其优势在于所处理的是含有微量酸性气体的浓度低至50ppb，去除效果好，无二次污染。
附图说明
图1 为本发明的中所涉及的改性活性炭的制备流程图。
具体实施方式
以下结合附图1和发明人依本发明的技术方案所完成的具体实例，对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
取100g活性炭颗粒，将其置于反应容器中，通入160~180℃的乙醇蒸汽，反应时间为2~3h，对活性炭进行二次活化；再将经过初步处理的活性炭装入舒伦克烧瓶中，并加入纯乙醇溶液500ml，并通入氮气10~15min，同时搅动，使得烧瓶内不残余空气；将20g的3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液加入烧瓶中，搅拌15h；通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。
取制得的活性炭1，通入空气，进行静态吸附试验，以测试其净化效果。主要考量活性炭对空气中二氧化硫和二氧化氮的吸收。吸附柱的尺寸为?35mm×150mm，稀释的空气气流量为110mL/min，实验温度为15~25℃。通过测定通过吸附柱前后的SO2和NO2的浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
实施例2
取100g活性炭颗粒，将其置于反应容器中，通入160~180℃的乙醇蒸汽，反应时间为2~3h，对活性炭进行二次活化；再将经过初步处理的活性炭装入舒伦克烧瓶中，并加入纯乙醇溶液500ml，并通入氮气10~15min，同时搅动，使得烧瓶内不残余空气；将40g的APTES溶液加入烧瓶中，搅拌15h；通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。
取制得的活性炭2，通入空气，进行静态吸附试验，以测试其净化效果。主要考量活性炭对空气中二氧化硫和二氧化氮的吸收。吸附柱的尺寸为?35mm×150mm，表观气速为0.34m/s，实验温度为15~25℃。通过测定通过吸附柱前后的SO2和NO2的浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
实施例3
取100g活性炭颗粒，将其置于反应容器中，通入160~180℃的乙醇蒸汽，反应时间为2~3h，对活性炭进行二次活化；再将经过初步处理的活性炭装入舒伦克烧瓶中，并加入纯乙醇溶液500ml，并通入氮气10~15min，同时搅动，使得烧瓶内不残余空气；将60g的APTES溶液加入烧瓶中，搅拌15h；通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。
取制得的活性炭3，通入空气，进行静态吸附试验，以测试其净化效果。主要考量活性炭对空气中二氧化硫和氮氧化物的吸收。吸附柱的尺寸为?35mm×150mm，表观气速为0.34m/s，实验温度为15~25℃。通过测定通过吸附柱前后的SO2和NO2的浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
对比例4
直接取未经过处理的活性炭4，通入空气，进行静态吸附试验，以测试其净化效果。主要考量活性炭对空气中二氧化硫和二氧化氮的吸收。吸附柱的尺寸为?35mm×150mm，表观气速为0.34m/s，实验温度为15~25℃。通过测定通过吸附柱前后的SO2和NO2的浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
表1 不同活性炭的净化吸附效果统计表
Claims (3)
1.一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法，是将活性炭经过多步骤的化学处理，其特征在于具体步骤如下：
(1)将活性炭置于第一反应容器中，通入纯乙醇蒸汽，反应1~3h；纯乙醇蒸汽温度为150~180℃；
(2)将步骤(1)得到的经过初步处理的活性炭加入到装有纯乙醇溶液的第二反应容器中，并通入氮气5~15min，同时搅动，使得第二反应容器内不残余空气；活性炭与乙醇的质量比是1:200-1:500；
(3)将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液加入到第二反应容器中，并搅拌；
(4)通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。
2.根据权利要求1中所述的一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法，其特征在于，步骤(2)中所涉及的第二反应容器采用舒伦克烧瓶，溶剂是纯乙醇溶液，不含水分。
3.根据权利要求1中所述的一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法，其特征在于，步骤(3)中所涉及3-氨丙基三乙氧基硅烷和乙醇的质量比为1:5-1:20，搅拌时间为10~20h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410100320.4A CN103894148B (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410100320.4A CN103894148B (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103894148A CN103894148A (zh) | 2014-07-02 |
| CN103894148B true CN103894148B (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=50985906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410100320.4A Active CN103894148B (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103894148B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104741075B (zh) * | 2015-03-10 | 2017-01-11 | 同济大学 | 一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法 |
| CN108452777A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-08-28 | 同济大学 | 一种用于吸附空气中低浓度二氧化硫的大孔树脂改性方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04200742A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-21 | Kuraray Chem Corp | 炭酸ガス吸着剤 |
| CN1303734A (zh) * | 2000-07-21 | 2001-07-18 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种纤维状炭基催化吸附材料及其制备方法 |
| CN101543762A (zh) * | 2008-03-24 | 2009-09-30 | 黄梓旻 | 二氧化碳吸附剂及其制造方法 |
| KR20120034382A (ko) * | 2010-10-01 | 2012-04-12 | 인하대학교 산학협력단 | 활성탄소의 표면처리 방법 |
| CN102898652A (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-30 | 江苏创基新材料有限公司 | 有机/无机纳米功能粒子改性有机硅织物涂层剂制备方法 |
| CN103143333A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-12 | 河海大学 | 一种活性炭吸附剂的改性方法及其应用 |
-
2014
- 2014-03-19 CN CN201410100320.4A patent/CN103894148B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04200742A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-21 | Kuraray Chem Corp | 炭酸ガス吸着剤 |
| CN1303734A (zh) * | 2000-07-21 | 2001-07-18 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种纤维状炭基催化吸附材料及其制备方法 |
| CN101543762A (zh) * | 2008-03-24 | 2009-09-30 | 黄梓旻 | 二氧化碳吸附剂及其制造方法 |
| KR20120034382A (ko) * | 2010-10-01 | 2012-04-12 | 인하대학교 산학협력단 | 활성탄소의 표면처리 방법 |
| CN102898652A (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-30 | 江苏创基新材料有限公司 | 有机/无机纳米功能粒子改性有机硅织物涂层剂制备方法 |
| CN103143333A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-12 | 河海大学 | 一种活性炭吸附剂的改性方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103894148A (zh) | 2014-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sujan et al. | Direct CO2 capture from air using poly (ethylenimine)-loaded polymer/silica fiber sorbents | |
| Darunte et al. | Direct air capture of CO2 using amine functionalized MIL-101 (Cr) | |
| Lv et al. | Experimental studies on simultaneous removal of CO2 and SO2 in a polypropylene hollow fiber membrane contactor | |
| Huang et al. | Removal of typical industrial gaseous pollutants: From carbon, zeolite, and metal-organic frameworks to molecularly imprinted adsorbents | |
| CN204672123U (zh) | 一种旋流板废气净化塔 | |
| CN101844025B (zh) | 有机废气微乳吸收剂及其制备方法和用途 | |
| Zhao et al. | Adsorption separation of carbon dioxide from flue gas by a molecularly imprinted adsorbent | |
| CN102188879B (zh) | 一种烟气中汞净化回收方法 | |
| CN102698558A (zh) | 一种高效吸附回收处理有机废气的装置和方法 | |
| CN114146688B (zh) | 一种抗水性MOFs基材料的制备方法及其应用 | |
| CN103894148B (zh) | 一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法 | |
| Xin et al. | Metal organic frameworks decorated membrane contactor constructing SO2-philic channels for efficient flue gas desulphurization | |
| JP2015044175A (ja) | シロキサン除去剤およびそれを用いたシロキサン除去フィルタ | |
| Zheng et al. | Regulating the pore engineering of MOFs by the confined dissolving of PSA template to improve CO2 capture | |
| CN103357260A (zh) | 应用亚铁络合剂增强尿素的烟气脱硫脱硝一体化工艺 | |
| CN107297142A (zh) | 一种烟气净化方法 | |
| Dong et al. | Effect of nanoparticles on desulfurization/regeneration performance of deep eutectic solvent based nanofluid system | |
| CN109593583A (zh) | 一种硫化氢的脱除系统及脱硫方法 | |
| Kim et al. | Enhanced kinetic performance of amine-infused hydrogels for separating CO2 from CH4/CO2 gas mixture | |
| CN108993133A (zh) | 一种促进天然气中cos、cs2脱除的方法 | |
| Long et al. | Reduction of [Fe (III) EDTA]− catalyzed by activated carbon modified with ammonia solution | |
| CN104548906B (zh) | 一种含硫化氢气体的净化方法 | |
| CN108452777A (zh) | 一种用于吸附空气中低浓度二氧化硫的大孔树脂改性方法 | |
| CN106943864A (zh) | 一种碳材料选择性吸收净化电石气的方法 | |
| CN204724012U (zh) | 一种净化含氮氧化物废气的双碱法吸收装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160229 Address after: 200443 No. 1800 Huang Xing Road, Shanghai, Yangpu District 406 Patentee after: Shanghai Jokoson Environment Engineering Co., Ltd. Address before: 200092 Shanghai City, Yangpu District Siping Road No. 1239 Patentee before: Tongji University |