CN106362679B - 一种海泡石的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明现提供一种海泡石的改性方法，步骤包括：1）海泡石的酸改性处理；2）酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠发生化学反应制得半改性海泡石；3）半改性海泡石的孔道点位对高锰酸钾的物理吸附及化学吸附反应制得改性海泡石；所述的酸为盐酸或硝酸。本发明采用海泡石经过盐酸、硝酸、羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，利用二氧化锰的催化作用处理废气，而非简单的废气吸附，而是在二氧化锰的催化作用下对废气中有机物进行分解，改性海泡石粉可以重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备及低浓度有机废气处理环保领域，特别涉及一种海泡石的改性方法及改性海泡石处理低浓度有机废气的方法。
背景技术
海泡石是一种纤维状富镁粘土矿物,其独特的层状结构和巨大的比表面使其具有吸附性强、离子交换能力大的特点，且具有二次污染小、可重复使用的优点，因此近年来，海泡石的改性及海泡石在污染治理方面的应用成为环保领域一重大研究的热点。
海泡石目前应用于有机废气处理领域不多，且应用的大多数情况仅单单发挥了海泡石作为吸附载体的用途，而忽略了海泡石具有优良的催化剂载体的优良性能。
而现在处理低浓度有机废气好的方法并不多。对工业有机废气的主要处理技术包括燃烧法和催化燃烧法、液相吸收法、吸附法和生物法等。其中燃烧法和催化燃烧法设备投资昂贵设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，且对低浓度有机废气需预先进行浓缩富集处理；液相吸收法产生二次污染，需对洗涤液进行处理，净化效率低；吸附法吸附剂费用昂贵，再生较困难；生物法则占地面积大，操作复杂而且需要投加营养物质。
开发一种对低浓度有机气体有高效净化效果且运行成本低的工艺势在必行，在此背景下，一种海泡石的改性方法及改性海泡石在低浓度有机废气处理中的应用装置及其方法因成本低廉、反应器结构简单新颖，显示出其巨大的优越性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种海泡石的改性方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：
一种海泡石的改性方法，步骤包括：1）海泡石的酸改性处理；2）酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠发生化学反应制得半改性海泡石；3）半改性海泡石的孔道点位对高锰酸钾的物理吸附及化学吸附反应制得改性海泡石；所述的酸为盐酸或硝酸。
所述步骤1）中海泡石的酸改性处理工艺包括：将海泡石浸没去离子水24~72小时后捞取，在60~80℃下烘干后，加入浓度为4~8mol/L的盐酸或硝酸溶液，酸处理时间12~24小时，海泡石与酸的质量体积比在1:2~5g/ml之间，经此工艺后得到酸改性海泡石。
所述步骤2）酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠反应制得半改性海泡石，具体工艺为：将酸改性海泡石浸没在去离子水中，加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，控制水温加热至100~120℃之间，反应时间为5~9小时，制得半改性海泡石。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素的质量比1:3~5；酸性海泡石与硅酸钠的质量比为1:0.01~0.2。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素和硅酸钠反应完毕以后，在60~80℃下烘干，烘干时间为5~12小时。
将烘干后的半改性海泡石浸没在去离子水中，加入高锰酸钾粉末，控制水温加热至80~100℃之间，反应时间为4~8小时，反应结束后再60~80℃下烘干，烘干时间为5~12小时；制得改性海泡石。
改性海泡石与高锰酸钾的质量比为1:0.01~0.1。
一种有机废气处理方法：将本发明制备的改性海泡石磨粉后放入反应器中，反应器内设有紫外灯，有机废气从反应器一端进入，另一端出来的就是处理后的干净气体。
一种有机废气处理方法，使用一种有机废气处理装置，有机废气处理装置包括风机、四通转向阀、布袋、紫外光源和U型反应器，布袋封住U型反应器两端，U型反应器内设置有本发明所制备的改性海泡石磨成的改性海泡石粉，改性海泡石粉集中在两端的布袋上；风机连接四通转向阀，四通转向阀连接U型反应器的两端，紫外光源位于U型反应器内，在风机的作用下将有机废气通过四通转向阀吹入U型反应器，经过改性海泡石粉的吸附和紫外光源的照射，有机废气得到催化分解。
本发明的优点在于：
1、本发明采用海泡石经过盐酸、硝酸、羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，利用二氧化锰的催化作用处理废气，而非简单的废气吸附，而是在二氧化锰的催化作用下对废气中有机物进行分解，改性海泡石粉可以重复利用。
2、本发明采用的有机废气处理装置，将改性海泡石与有机气体充分混合，改性海泡石因发达的孔隙通道而吸附有机物，海泡石负载的高锰酸钾可氧化有机物，恢复海泡石吸附能力，高锰酸钾氧化后生成与海泡石孔道表面紧密结合的纳米级二氧化锰，二氧化锰作为一种光催化剂，在紫外光的催化下可产生优良的催化活性，负载二氧化锰的改性海泡石在吸附有机物的同时，U型管内的紫外光源发射紫外光，二氧化锰催化剂在紫外光的激发下，催化分解吸附于海泡石表面的有机物，从而达到改性海泡石重复利用的优良特性。
附图说明
图1为实施例4的主体结构示意图；
图2为实施例4的第二种状态示意图。
图中：1、风机；2、四通转向阀；3、滤布；4、紫外光源；5、U型反应器。
具体实施方式
为了更详细地说明本发明，给出下述制备实例。但本发明的范围并不局限于此。
实施例1
一种海泡石的改性方法，包括海泡石的酸改性处理、酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠的化学反应、改性海泡石的孔道点位对高锰酸钾的物理吸附及化学吸附反应，所述的酸为盐酸或硝酸。
将海泡石浸没去离子水26小时后捞取，在60℃下烘干后，加入浓度为5mol/L的盐酸溶液，酸处理时间15小时，海泡石与酸的质量体积比在1:3g/ml，经此工艺后得到酸改性海泡石。
将酸改性海泡石浸没在去离子水中，加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，控制水温加热至100℃，反应时间为6小时制得半改性海泡石。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素的质量比1:3；酸性海泡石与硅酸钠的质量比为1:0.1。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素和硅酸钠反应完毕以后，在60℃下烘干，烘干时间为6小时。
将烘干后的半改性海泡石浸没在去离子水中，加入高锰酸钾粉末，控制水温加热至80~100℃之间，反应时间为5小时，反应结束后再60~80℃下烘干，烘干时间为6小时；改性海泡石与高锰酸钾的质量比为1:0.02，得到实施例1的改性海泡石。
实施例2
一种海泡石的改性方法，包括海泡石的酸改性处理、酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠的化学反应、改性海泡石的孔道点位对高锰酸钾的物理吸附及化学吸附反应，所述的酸为盐酸或硝酸。
将海泡石浸没去离子水36小时后捞取，在60~80℃下烘干后，加入浓度为6mol/L的硝酸溶液，酸处理时间18小时，海泡石与酸的质量体积比在1:4g/ml之间，经此工艺后得到酸改性海泡石。
将酸改性海泡石浸没在去离子水中，加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，控制水温加热至100~120℃之间，反应时间为8小时制得半改性海泡石。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素的质量比1:5；酸性海泡石与硅酸钠的质量比为1:0.1。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素和硅酸钠反应完毕以后，在60~80℃下烘干，烘干时间为8小时。
将烘干后的半改性海泡石浸没在去离子水中，加入高锰酸钾粉末，控制水温加热至80~100℃之间，反应时间为6小时，反应结束后再60~80℃下烘干，烘干时间为8小时；改性海泡石与高锰酸钾的质量比为1:0.05，得到实施例2的改性海泡石。
实施例3
一种海泡石的改性方法，包括海泡石的酸改性处理、酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠的化学反应、改性海泡石的孔道点位对高锰酸钾的物理吸附及化学吸附反应，所述的酸为盐酸或硝酸。
将海泡石浸没去离子水64小时后捞取，在60~80℃下烘干后，加入浓度为6mol/L的盐酸溶液，酸处理时间20小时，海泡石与酸的质量体积比在1:5g/ml之间，经此工艺后得到酸改性海泡石。
将酸改性海泡石浸没在去离子水中，加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，控制水温加热至100~120℃之间，反应时间为8小时制得半改性海泡石。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素的质量比1:3~5；酸性海泡石与硅酸钠的质量比为1:0.08。
酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素和硅酸钠反应完毕以后，在60~80℃下烘干，烘干时间为10小时。
将烘干后的半改性海泡石浸没在去离子水中，加入高锰酸钾粉末，控制水温加热至80~100℃之间，反应时间为6小时，反应结束后再60~80℃下烘干，烘干时间为11小时；改性海泡石与高锰酸钾的质量比为1:0.08，得到实施例3的改性海泡石。
实施例4：参考附图1和附图2：
一种有机废气处理方法，废气通过风机的带动下，四通转向阀旋转至图1位置，有机气体由a~d方向进入，沾附在A端布袋内侧的改性海泡石粉因有机气体的吹动而脱附，与有机气体充分混合后一起流向U型反应器另一端，有机气体经布袋过滤后，有机气体由b~c方向吹出，改性海泡石粉经布袋过滤后截留在布袋内侧。
四通转向阀旋转至图2位置，有机气体由a~b方向进入，沾附在B端布袋内侧的改性海泡石粉因有机气体的吹动而脱附，与有机气体充分混合后一起流向U型反应器另一端A端，有机气体经布袋过滤后，有机气体由d~c方向吹出，改性海泡石粉经A端布袋过滤后截留在A端布袋内侧。检测废气分解率。
对比例1：
一种有机废气处理方法，使用一种有机废气处理装置，有机废气处理装置包括风机、四通转向阀、布袋、紫外光源和U型反应器，布袋封住U型反应器两端，U型反应器内设置有实施例1的步骤1所制备的酸改性海泡石磨成的改性海泡石粉，改性海泡石粉集中在两端的布袋上；风机连接四通转向阀，四通转向阀连接U型反应器的两端，紫外光源位于U型反应器内，在风机的作用下将有机废气通过四通转向阀吹入U型反应器，经过改性海泡石粉的吸附和紫外光源的照射，检测废气分解率。
将实施例4使用实施例1-3的改性海泡石以及对比例的酸改性海泡石放入废气处理装置，进行废气处理后的废气分解率如下表：
通过以上表格可以得出，本发明制备的改性海泡石在分解废气方面与酸改性海泡石相比具有明显的优势，并且本发明制备的海泡石可以重复使用，从而大大降低了废气处理的成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种海泡石的改性方法，其特征在于：步骤包括：1)海泡石的酸改性处理；2)酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠发生化学反应制得半改性海泡石；3)半改性海泡石的孔道点位对高锰酸钾的物理吸附及化学吸附反应制得改性海泡石；所述的酸为盐酸或硝酸；所述步骤2)酸改性海泡石和羟丙基甲基纤维素、硅酸钠发生化学反应制得半改性海泡石，具体工艺为：将酸改性海泡石浸没在去离子水中，加入羟丙基甲基纤维素和硅酸钠，控制水温加热至100～120℃之间，反应时间为5～9小时，制得半改性海泡石；酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素的质量比1:3～5；酸改性海泡石与硅酸钠的质量比为1:0.01～0.2；酸改性海泡石与羟丙基甲基纤维素和硅酸钠反应完毕以后，在60～80℃下烘干，烘干时间为5～12小时。
2.根据权利要求1所述的海泡石的改性方法，其特征在于：所述步骤1)中海泡石的酸改性处理工艺包括：将海泡石浸没去离子水24～72小时后捞取，在60～80℃下烘干后，加入浓度为4～8mol/L的盐酸或硝酸溶液，酸处理时间12～24小时，海泡石与酸的质量体积比在1:2～5g/ml之间，经此工艺后得到酸改性海泡石。
3.根据权利要求1所述的海泡石的改性方法，其特征在于：将烘干后的半改性海泡石浸没在去离子水中，加入高锰酸钾粉末，控制水温加热至80～100℃之间，反应时间为4～8小时，反应结束后在60～80℃下烘干，烘干时间为5～12小时；制得改性海泡石。
4.根据权利要求1所述的海泡石的改性方法，其特征在于：改性海泡石与高锰酸钾的质量比为1:0.01～0.1。
5.一种有机废气处理方法：其特征在于：将权利要求1-4任一项所制备的改性海泡石磨粉后放入反应器中，反应器内设有紫外灯，有机废气从反应器一端进入，另一端出来的就是处理后的干净气体。
6.一种有机废气处理方法，其特征在于：使用一种有机废气处理装置，有机废气处理装置包括风机、四通转向阀、布袋、紫外光源和U型反应器，布袋封住U型反应器两端，U型反应器内设置有权利要求1-4任一项所制备的改性海泡石磨成的改性海泡石粉，改性海泡石粉集中在两端的布袋上；风机连接四通转向阀，四通转向阀连接U型反应器的两端，紫外光源位于U型反应器内，在风机的作用下将有机废气通过四通转向阀吹入U型反应器，经过改性海泡石粉的吸附和紫外光源的照射，有机废气得到催化分解。
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