CN108031233A - 一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，将活性炭纤维先在烘箱中烘干，再用预浸剂硫酸钾浸渍，然后升温炭化得改性活性炭纤维；将二氧化硅陶瓷粉、烧结助剂硼酸混合球磨，干燥得混合粉体，在尿素球表面喷洒聚乙烯醇粉体粘接剂溶液，然后再包覆上混合粉体，制得空心球前驱体，干燥后高温烧结，得二氧化硅空心陶瓷球；向膨胀石墨中加十六烷基三甲基溴化铵的改性剂溶液，恒温水浴中浸渍改性处理，取出后水洗，干燥至恒重得改性膨胀石墨；将茶梗烘干、粉碎过筛，与活性炭混合搅拌，机械挤条，干燥，过筛得茶叶基吸附材料；将其与改性活性炭纤维、二氧化硅空心陶瓷球、改性膨胀石墨混合球磨，得到所述复合吸附材料。

Description

一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法
技术领域
本发明涉及氮氧化物废物气处理领域，具体涉及一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法。
背景技术
氮氧化物废气的排放所造成的大气环境污染已经成为全球性的重大环境问题，不仅给人类的生产生活带来严重的危害，同时破坏生态环境，加剧酸雨、光化学烟雾等的形成。随着氮氧化物危害的日益加剧，世界各国人民都在努力寻找和研究氮氧化物的控制和治理方法。膨胀石墨是一种优良的多孔性炭材质吸附材料，其比表面积大、吸附效果显著、环境负荷小等特点近年来被广泛运用于环境污染物去除领域，在染料废水、甲醛等有机气体吸附方面脱除效果明显。
茶叶不仅具有高度发达的孔隙结构，而且含有丰富的有机及无机化学成分。茶叶中的生物碱、茶多酚、氨基酸等有机物具有清除有机污染气体的功效。活性炭是一种具有良好吸附有机污染气体能力的材料，具备以下优点：化学性质稳定、耐酸、碱；发达孔隙结构、巨大比表面积、特殊表面官能团、独特微晶结构、高机械强度，并且吸、脱附速度快，可再生。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，依照该工艺制备的复合吸附材料对氮氧化物废物气的吸附去除效果良好。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）活性炭纤维的改性：
将15-20份活性炭纤维置于95-105℃烘箱中烘干1-2h，投入预浸剂硫酸钾溶液中浸渍处理3-4h，然后在氩气保护下，升温至680-720℃恒温炭化55-65min，制得改性活性炭纤维；
（2）二氧化硅空心陶瓷球的制备：
将10-20份二氧化硅陶瓷粉、0.1-0.4份硼酸在球磨机中混合球磨3-4h，取出干燥，得混合粉体；在尿素球表面喷洒粉体粘接剂溶液，然后包覆混合粉体，制得空心球前驱体，在105-115℃下干燥25-30h，然后在1150-1250℃下烧结2-3h，得到二氧化硅空心陶瓷球；
（3）膨胀石墨的表面修饰：
将2-3份十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，加热搅拌至完全溶解，得到改性剂溶液；向10-15份膨胀石墨中加入改性剂溶液，在60-70℃恒温水浴中浸渍改性60-90min，取出后水洗，在100-105℃干燥箱中干燥至恒重，得到改性膨胀石墨；
（4）复合吸附材料的制备：
将20-25份茶梗烘干、粉碎过200目筛，与5-10份活性炭混合搅拌，机械挤条，干燥，过20目筛，得茶叶基吸附材料；将其与（1）（2）（3）中所得物料混合球磨，得到所述复合吸附材料。
其中：步骤（1）中硫酸钾浓度为0.04-0.06%，氩气流速为90-100mL/min，升温速率为3-4℃/min。
步骤（2）中将聚乙烯醇溶于热水配成质量浓度为1-2%的粉体粘接剂溶液，尿素球粒径为500-600um。
步骤（3）中改性剂溶液浓度为0.01-0.04mol/L。
步骤（4）中茶梗为乌龙茶茶梗，烘干至含水率为8-10%。
本发明的反应机理及有益效果如下：
以硫酸钾为预浸剂，对活性炭纤维进行浸渍处理，再高温炭化得改性活性炭纤维，增大了BET比表面积、总孔容和微孔孔容，改性后增加了对有机废气的吸附量，吸附性能较好；
以尿素为成孔模板、二氧化硅陶瓷粉为外层包覆材料、聚乙烯醇为造粒粘接剂、硼酸为烧结助剂，制备了二氧化硅空心陶瓷球填料，成球性能好，更能形成空心结构，烧结后空心陶瓷球中存在一定的玻璃相，有助于提高空心球的圆球度，可将其作为填料吸附处理NO废气；
以十六烷基三甲基溴化铵为改性剂，对膨胀石墨（EG）进行表面修饰改性，改性后EG的孔隙度变大，对氮氧化物废物气具有较高的吸附性能，去除率高，膨胀石墨对氮氧化合物的吸附符合粒子内扩散动力学模型，吸附为多分子层物理吸附；
将茶梗烘干、过筛，与活性炭混合搅拌，机械挤条，得到茶叶基吸附材料，具有许多发达的、孔径不一的孔隙结构，孔径分布较宽，活性炭和茶梗均具有丰富的羟基、羰基及内酯基等官能团；将其与改性活性炭纤维、二氧化硅空心陶瓷球、改性膨胀石墨混合球磨，得到复合吸附材料，对氮氧化物废物气具有良好的吸附去除效果。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）活性炭纤维的改性：
将15kg活性炭纤维置于95-105℃烘箱中烘干1h，投入预浸剂硫酸钾溶液中浸渍处理3h，然后在氩气保护下，升温至680-720℃恒温炭化55min，制得改性活性炭纤维；
（2）二氧化硅空心陶瓷球的制备：
将10kg二氧化硅陶瓷粉、0.1kg硼酸在球磨机中混合球磨3h，取出干燥，得混合粉体；在尿素球表面喷洒粉体粘接剂溶液，然后包覆混合粉体，制得空心球前驱体，在105-115℃下干燥25h，然后在1150-1250℃下烧结2h，得到二氧化硅空心陶瓷球；
（3）膨胀石墨的表面修饰：
将2kg十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，加热搅拌至完全溶解，得到改性剂溶液；向10kg膨胀石墨中加入改性剂溶液，在60-70℃恒温水浴中浸渍改性70min，取出后水洗，在100-105℃干燥箱中干燥至恒重，得到改性膨胀石墨；
（4）复合吸附材料的制备：
将20kg茶梗烘干、粉碎过200目筛，与5kg活性炭混合搅拌，机械挤条，干燥，过20目筛，得茶叶基吸附材料；将其与（1）（2）（3）中所得物料混合球磨，得到所述复合吸附材料。
其中：步骤（1）中硫酸钾浓度为0.04%，氩气流速为90mL/min，升温速率为3℃/min。
步骤（2）中将聚乙烯醇溶于热水配成质量浓度为1%的粉体粘接剂溶液，尿素球粒径为500um。
步骤（3）中改性剂溶液浓度为0.02mol/L。
步骤（4）中茶梗为乌龙茶茶梗，烘干至含水率为8%。

Claims (6)

1.一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于：将活性炭纤维先在烘箱中烘干，再用预浸剂硫酸钾浸渍，然后升温炭化得改性活性炭纤维；将二氧化硅陶瓷粉、烧结助剂硼酸混合球磨，干燥得混合粉体，在尿素球表面喷洒聚乙烯醇粉体粘接剂溶液，然后再包覆上混合粉体，制得空心球前驱体，干燥后高温烧结，得二氧化硅空心陶瓷球；向膨胀石墨中加十六烷基三甲基溴化铵的改性剂溶液，恒温水浴中浸渍改性处理，取出后水洗，干燥至恒重得改性膨胀石墨；将茶梗烘干、粉碎过筛，与活性炭混合搅拌，机械挤条，干燥，过筛得茶叶基吸附材料；将其与改性活性炭纤维、二氧化硅空心陶瓷球、改性膨胀石墨混合球磨，得到所述复合吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）活性炭纤维的改性：
将15-20份活性炭纤维置于95-105℃烘箱中烘干1-2h，投入预浸剂硫酸钾溶液中浸渍处理3-4h，然后在氩气保护下，升温至680-720℃恒温炭化55-65min，制得改性活性炭纤维；
（2）二氧化硅空心陶瓷球的制备：
将10-20份二氧化硅陶瓷粉、0.1-0.4份硼酸在球磨机中混合球磨3-4h，取出干燥，得混合粉体；在尿素球表面喷洒粉体粘接剂溶液，然后包覆混合粉体，制得空心球前驱体，在105-115℃下干燥25-30h，然后在1150-1250℃下烧结2-3h，得到二氧化硅空心陶瓷球；
（3）膨胀石墨的表面修饰：
将2-3份十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，加热搅拌至完全溶解，得到改性剂溶液；向10-15份膨胀石墨中加入改性剂溶液，在60-70℃恒温水浴中浸渍改性60-90min，取出后水洗，在100-105℃干燥箱中干燥至恒重，得到改性膨胀石墨；
（4）复合吸附材料的制备：
将20-25份茶梗烘干、粉碎过200目筛，与5-10份活性炭混合搅拌，机械挤条，干燥，过20目筛，得茶叶基吸附材料；将其与（1）（2）（3）中所得物料混合球磨，得到所述复合吸附材料。
3.根据权利要求2所述的一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中硫酸钾浓度为0.04-0.06%，氩气流速为90-100mL/min，升温速率为3-4℃/min。
4.根据权利要求2所述的一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中将聚乙烯醇溶于热水配成质量浓度为1-2%的粉体粘接剂溶液，尿素球粒径为500-600um。
5.根据权利要求2所述的一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中改性剂溶液浓度为0.01-0.04mol/L。
6.根据权利要求2所述的一种氮氧化物废物气处理用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中茶梗为乌龙茶茶梗，烘干至含水率为8-10%。
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