CN117504824A - 甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 - Google Patents
甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117504824A CN117504824A CN202410023991.9A CN202410023991A CN117504824A CN 117504824 A CN117504824 A CN 117504824A CN 202410023991 A CN202410023991 A CN 202410023991A CN 117504824 A CN117504824 A CN 117504824A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- activated carbon
- methane
- nitrogen source
- methane adsorption
- solution
- 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.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 255
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 236
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 121
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 claims description 29
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 18
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 10
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Substances C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 6
- -1 pyridine diamine Chemical class 0.000 claims description 6
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 claims description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 4
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 3
- JGFZNNIVVJXRND-UHFFFAOYSA-N N,N-diisopropylethylamine Substances CCN(C(C)C)C(C)C JGFZNNIVVJXRND-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 11
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 11
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 10
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 10
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 6
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical group [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- KMQAPZBMEMMKSS-UHFFFAOYSA-K calcium;magnesium;phosphate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O KMQAPZBMEMMKSS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- SYBFKRWZBUQDGU-UHFFFAOYSA-N copper manganese(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[Mn++].[Cu++] SYBFKRWZBUQDGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3234—Inorganic material layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3242—Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
- B01J20/3244—Non-macromolecular compounds
- B01J20/3246—Non-macromolecular compounds having a well defined chemical structure
- B01J20/3248—Non-macromolecular compounds having a well defined chemical structure the functional group or the linking, spacer or anchoring group as a whole comprising at least one type of heteroatom selected from a nitrogen, oxygen or sulfur, these atoms not being part of the carrier as such
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
- B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
- B01D2257/7025—Methane
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法，属于活性炭的技术领域，解决了现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题。甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭。甲烷净化方法，采用上述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭的技术领域，具体而言，涉及甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法。
背景技术
在污水厌氧处理、污泥浓缩与消化、以及垃圾处置过程中，有大量的恶臭物质和挥发性有机物产生，其组分主要是硫化氢、氨、甲烷、硫醇、挥发性有机酸等。目前，生物法主要是去除恶臭气体中的氨、硫化氢和挥发性有机酸等污染物质，对甲烷的去除效果甚微。恶臭气体中的甲烷浓度通常不高，作为能源回收利用在经济上不合算，但若直接排放则有重大的安全隐患，因为甲烷浓度在5%～15%之间极易发生爆炸。并且，甲烷属温室气体，其温室效应是二氧化碳的26倍，对甲烷进行处理显得日益重要。
吸附法是常用的甲烷净化方法。活性炭是一种优良的吸附剂，但市面上的活性炭的甲烷吸附率一般在10%左右，不能满足实际工程需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法，以解决现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了甲烷吸附用活性炭的制备方法，技术方案如下：
甲烷吸附用活性炭的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；
对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；
将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；
对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：第一浸渍体在600～800℃下焙烧1～2小时后得到改性活性炭。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5～1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1～0.2。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：改性活性炭在第二溶液中浸渍5～10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：第二浸渍体在200～300℃下焙烧1～2小时后得到甲烷吸附用活性炭。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了甲烷吸附用活性炭的制备方法，技术方案如下：
甲烷净化方法，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
本发明的甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法具有以下优点：
首先，本发明的甲烷吸附用活性炭的制备方法通过在活性炭上掺氮，成功引入含氮基团如氨基、胺类基团、酰胺类基团、氮杂环基团中的一种或多种，这些含氮基团具有电负性，使得活性炭具有优异的电子导电性，有助于甲烷吸附；并且，引入的氮原子可以改变氮掺杂位点处碳材料的电子结构，引起局部电荷积累和局域电子态密度的变化，有效促进电子转移反应，加速甲烷分子的吸附。
当采用碱性的氮源时，氮源可以在活性炭表面蚀刻去除杂质并生成孔隙，可以避免这些杂质影响甲烷的吸附并显著提升活性炭的微孔体积，进而提升甲烷的吸附位点数量，从而提升甲烷吸附率。当无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水等弱碱时，残留在活性炭表面的无机氮源可以在热处理过程中分解造孔，可以在提升微孔体积的同时增加合适数量的介孔和大孔，进一步提升孔隙的发达程度，有利于甲烷通过介孔和大孔向微孔扩散，从而增加了对甲烷的吸附能力。当有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺等弱碱时，造孔反应强度适宜，可以使较小孔径的微孔增大为较大孔径的微孔，从而增加透气性，提升甲烷的扩散效果。
通过对第一浸渍体进行热处理，使得含氮基团与活性炭碳基强力结合，再生后可以较大限度恢复吸附容量，可以长时间再生使用，从而可以显著降低甲烷净化成本。同时，热处理可以使部分微孔转化为介孔，不仅有利于甲烷通过介孔和大孔向微孔扩散，增加了对甲烷的吸附能力，而且有利于后续金属离子的扩散吸附。
其次，本发明进一步在含氮基团改性的活性炭的表面引入铜和/或锰的氧化物，一方面可以丰富材料的孔道，增强甲烷吸附能力，另一方面由于金属氧化物与甲烷类气体具有络合作用，可以增强对甲烷的化学吸附作用。当同时引入铜和锰的氧化物时，多组份的金属氧化物之间会发生协同作用，可以进一步增强对甲烷的化学吸附能力。利用氮物种与金属氧化物之间的相互作用，在经过掺氮处理的改性活性炭上引入金属氧化物，可有效提高铜锰氧化物活性物种的分散性和稳定性，进而进一步提高对甲烷的吸附能力。
由此可见，本发明的甲烷吸附用活性炭的制备方法的工艺简单，原料成本低，易于控制，所得甲烷吸附用活性炭不仅具有含氮基团和金属氧化物，而且比表面积、微孔体积和总孔体积高，还具有适宜数量的介孔和大孔，兼具优异的物理吸附和化学吸附作用，对甲烷具有优异的吸附效果，使用寿命长，甲烷净化成本低，有效解决了现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题，具有极强的实用性。
下面结合附图和具体实施方式对本说明书提供的发明创造的实施例做进一步的说明。本说明书提供的发明创造的实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本说明书提供的发明创造的实施例的实践了解到。
附图说明
构成本说明书提供的发明创造的实施例的一部分的附图用来辅助对本说明书提供的发明创造的实施例的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书提供的发明创造的实施例中有关的说明可用于解释本说明书提供的发明创造的实施例，但不构成对本说明书提供的发明创造的实施例的不当限定。
图1为实施例3的甲烷吸附用活性炭的SEM照片。
图2为本发明的甲烷饱和吸附容量测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本说明书提供的发明创造的实施例进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本说明书提供的发明创造的实施例。在结合附图对本说明书提供的发明创造的实施例进行说明前，需要特别指出的是：
本说明书提供的发明创造的实施例中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案、技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本说明书提供的发明创造的实施例的实施例通常仅是本说明书提供的发明创造的实施例的一分部实施例而不是全部实施例，因此，基于本说明书提供的发明创造的实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书提供的发明创造的实施例保护的范围。
关于本说明书提供的发明创造的实施例中术语和单位：本说明书提供的发明创造的实施例的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外，本说明书提供的发明创造的实施例中的其他相关术语和单位，均可基于本说明书提供的发明创造的实施例相关内容得到合理的解释。
实施例1：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为磷酸铵，所述有机氮源为尿素；所述第一溶液中氮源的浓度为1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4；活性炭在第一溶液中等体积浸渍5h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在600℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.2；改性活性炭在第二溶液中浸渍5h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在200℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为24.6%。
实施例2：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为磷酸氢二铵，所述有机氮源为二苯胺；所述第一溶液中氮源的浓度为0.7mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.5；活性炭在第一溶液中等体积浸渍8h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1；改性活性炭在第二溶液中浸渍10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在300℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为29.8%。而掺氮前的活性炭的甲烷饱和吸附容量仅为10.3%。
实施例3：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为碳酸铵，所述有机氮源为吡啶二胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.6；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.15；改性活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为31.5%。
实施例4：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为碳酸氢铵，所述有机氮源为三乙胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1.2mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.7；活性炭在第一溶液中等体积浸渍6h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在600℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1；改性活性炭在第二溶液中浸渍5h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在300℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为25.2%。
实施例5：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为氨水，所述有机氮源为吡啶；所述第一溶液中氮源的浓度为0.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.8；活性炭在第一溶液中等体积浸渍10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在800℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.2；改性活性炭在第二溶液中浸渍10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为27.5%。
对照例1：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为碳酸铵，所述有机氮源为吡啶二胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.6；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到掺氮活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为21.5%。与实施例3相比，本对照例的掺氮活性炭的甲烷饱和吸附容量出现明显地下降，说明后续金属氧化物的引入也对甲烷的吸附产生了积极的促进作用。
对照例2：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后浸渍于含有铜盐和锰盐的第二溶液中，固液分离后得到浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与活性炭的摩尔比值为0.15；活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到掺金属氧化物活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为19.7%。与实施例3相比，本对照例的掺金属氧化物活性炭的甲烷饱和吸附容量出现明显地下降，说明同时引入金属氧化物和含氮基团更有助于提升甲烷吸附量。
对照例3：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源，所述第一溶液呈碱性，所述有机氮源为吡啶二胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.15；改性活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为23.3%。由此可见，单一的有机氮源对甲烷吸附效果的提升有限。
对照例4：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有无机氮源，所述第一溶液呈碱性，所述无机氮源为碳酸铵；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.15；改性活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为21.2%。由此可见，有机氮源和无机氮源共存时对甲烷吸附效果的改进效果最好。
图1为实施例3的甲烷吸附用活性炭的SEM照片。如图1所示，实施例3的甲烷吸附用活性炭具有丰富的孔径结构，在适量的大孔内部不规则分布着介孔和大量的微孔，这样的孔径分布能够显著增加甲烷透气性，从而增强对甲烷气体的吸附能力。
采用BSD-PM2高性能比表面积及微孔分析仪测试得到掺氮前活性炭的总孔体积为0.7098mL/g，微孔体积为0.5746mL/g，微孔体积占比为0.81，但是，实施例3的甲烷吸附用活性炭的总孔体积为0.7459mL/g，微孔体积为0.5902mL/g，微孔体积占比为0.79，对比可知，实施例3的总孔体积和微孔体积均显著提升，但是微孔占比有所下降，说明有较多的大孔和介孔生成。
图2为本发明的甲烷饱和吸附容量测试装置的结构示意图。
如图2所示，将在100℃烘箱中烘干2h后的材料装入U型玻璃测定管（以下简称玻璃管）中。然后使用氮气、高纯甲烷这2种钢瓶标准气，经过减压阀后分别经过质量流量计控制流量，然后进入混气瓶混合，混合气再通玻璃管中进行甲烷饱和吸附容量的测定。测定条件为：材料重量为5g，混合后的气体总流量为1L/min，其中甲烷体积分数为10%；每隔1h称量玻璃管的质量直至恒重（两次称重质量差小于0.01g），此时达到吸附饱和。最后计算材料的甲烷饱和吸附容量=[(m1-m)-(m0-m)]/(m0-m)，其中，m为空玻璃管的质量，m0为吸附前玻璃管和材料的总质量，m0-m=5g，m1为吸附饱和时玻璃管和材料的总质量。
在上述实施例中，掺氮前的活性炭优选但是不限于采用以下的制备方法制备得到：
（1）将一次炭化料和第一粘接剂混合，得到预混料。
所述一次炭化料由生物质原料在500～600℃绝氧炭化1～2h后再研磨过筛（200目筛网）后得到。所述的生物质原料为竹、酒糟、果壳、污泥、秸秆中的任意几种。
步骤（1）在制粉机中进行，搅拌速度为2500～3500r/min，搅拌10～20s后得到预混料。
所述第一粘接剂包括淀粉和碱性物质构成的第一粘结改性混合物；所述碱性物质包括钠、钾、铝、镁、钙中任意几种金属元素，可以是强碱、中强碱或弱碱；所述淀粉为玉米淀粉和/或木薯淀粉；并且/或者，所述第一粘接剂包括纤维素与纤维构成的第二粘结改性混合物，所述纤维素为羧甲基纤维素钠和/或羟丙基甲基纤维素，所述纤维为玻璃纤维和/或木质纤维。
在第一粘结改性混合物中，通过将淀粉预糊化，能够显著提升粘结性能，同时，碱性物质既能够增加活性炭骨架强度，又能产生一定的孔隙。在第二粘结改性混合物中，纤维能够交织形成三维网络结构，进而增加活性炭的机械强度和孔隙度。
所述第一粘结改性混合物的制备包括以下步骤：将淀粉和分散剂混匀后加热至70～90℃；加入碱性物质（粉末或配制成溶液），继续加热至140～160℃；然后干燥，即得到第一粘结改性混合物。分散剂为水，分散剂与淀粉的质量比值为2～4；碱性物质与淀粉的质量比值为0.1～0.8；第一粘结改性混合物与一次炭化料的质量比值为0.01～0.15。由此，将淀粉和碱性物质经特定配比和工艺制成混合粉体后再与一次炭化料相混合，能够使各组分更充分地接触，使淀粉和碱性物质充分发挥其作用。若直接将淀粉和分散剂混匀后加热至140～160℃，干燥即得到预糊化淀粉。
所述木质纤维由废纸切割后经180目筛网过筛得到，由此，实现废物的高价值利用；纤维与纤维素的质量比值为8～15；第二粘结改性混合物与一次炭化料的质量比值为0.01～0.1。
（2）将预混料、第二粘结剂和助剂混合，得到混合料。
步骤（2）在捏合机中进行，搅拌速度为80～120r/min，将预混料和第二粘接剂搅拌5～10min后再加入助剂，继续搅拌10～20min后得到混合料。
所述第二粘接剂包括糖蜜，所述糖蜜为甘蔗糖蜜和/或甜菜糖蜜，糖蜜与一次炭化料的质量比值为0.1～0.8；助剂为水，每100g一次炭化料对应加入20～40mL助剂。
（3）将混合料造粒为70～500目的颗粒。
（4）在CO2气氛（流量为500mL/min）、800～900℃下将颗粒活化2～3h，即得到活性炭。
上述的活性炭的制备方法以及制备得到的活性炭具有以下优点：
第一，不再以沥青、煤焦油等油性物质作为粘接剂，而是采用低价易得、绿色环保的有机粘接剂，活化过程中无有害气体生成，绿色环保。
第二，所使用的粘接剂本身含有大量的炭元素，且在活化过程中因为氧、氢等元素的脱除也会留下一定的孔结构，对于碘值的提升具有正向作用。
第三，所使用的粘接剂在活化过程中不会产生油性物质，因此，无需进行二次炭化处理，挤出成型烘干后直接进行活化处理即可得到活性炭，显著降低了能耗。
第四，两种粘接剂采用特定的加料顺序，使得各组分充分接触，从而显著提升了活性炭的机械强度，延长使用寿命。同时，糖蜜内部含有大量的镁钙磷酸盐，在高温活化后也可以形成金属氧化物骨架，起到增强活性炭力学性能的作用。
本发明的甲烷净化方法的实施例为采用上述实施例所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
以上对本说明书提供的发明创造的实施例的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本说明书提供的发明创造的实施例。基于本说明书提供的发明创造的实施例的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他优选实施方式和实施例，都应当属于本说明书提供的发明创造的实施例保护的范围。
Claims (10)
1.甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；
对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；
将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；
对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭。
2.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
3.如权利要求2所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
4.如权利要求3所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
5.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
6.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：第一浸渍体在600～800℃下焙烧1～2小时后得到改性活性炭。
7.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5～1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1～0.2。
8.如权利要求7所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：改性活性炭在第二溶液中浸渍5～10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
9.如权利要求7所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：第二浸渍体在200～300℃下焙烧1～2小时后得到甲烷吸附用活性炭。
10.甲烷净化方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410023991.9A CN117504824B (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410023991.9A CN117504824B (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117504824A true CN117504824A (zh) | 2024-02-06 |
| CN117504824B CN117504824B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=89746163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410023991.9A Active CN117504824B (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117504824B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0655067A (ja) * | 1992-08-03 | 1994-03-01 | Osaka Gas Co Ltd | メタン吸着剤 |
| US5462908A (en) * | 1993-06-16 | 1995-10-31 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Organic amine impregnated activated carbon |
| DE69420079D1 (de) * | 1993-06-16 | 1999-09-23 | Secr Defence Brit | Mit organischen Aminen imprägnierte Aktivkohle |
| RU2146173C1 (ru) * | 1999-03-30 | 2000-03-10 | Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" | Способ получения сорбента-катализатора |
| US6902589B1 (en) * | 1999-06-18 | 2005-06-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing shaped, activated charcoal |
| JP2012106961A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | メタン分離方法、およびメタン分離装置 |
| CN103100372A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-15 | 浙江大学 | 一种用于甲烷吸附和存储的金属有机框架材料及其制备方法 |
| CN105080510A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-25 | 安徽科浦环保科技有限公司 | 一种室内甲醛吸附材料及其制备方法 |
| CN105854885A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-08-17 | 太原理工大学 | 一种甲烷二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法和应用 |
| US20190351388A1 (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Marmon Water (Singapore) Pte. Ltd. | Modified activated carbon for adsorption of airborne formaldehyde and method for making the same |
| KR102145394B1 (ko) * | 2020-03-23 | 2020-08-19 | 한소 주식회사 | 다종 금속염이 함침된 고성능 분무함침 활성탄 및 이의 제조 방법 |
| CN114477173A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于甲烷吸附的石油焦基活性炭及其制备方法和应用 |
| CN114471455A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种吸附剂及其制备方法和应用 |
| WO2022220828A1 (en) * | 2021-04-14 | 2022-10-20 | William Marsh Rice University | Porous polymeric carbon sorbents and methods of making and using same |
| CN116075354A (zh) * | 2020-08-31 | 2023-05-05 | 卡尔冈碳素公司 | 铜和氮处理的吸附剂及其制备方法 |
| CN117225369A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 成都达奇科技股份有限公司 | 改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维 |
-
2024
- 2024-01-08 CN CN202410023991.9A patent/CN117504824B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0655067A (ja) * | 1992-08-03 | 1994-03-01 | Osaka Gas Co Ltd | メタン吸着剤 |
| US5462908A (en) * | 1993-06-16 | 1995-10-31 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Organic amine impregnated activated carbon |
| DE69420079D1 (de) * | 1993-06-16 | 1999-09-23 | Secr Defence Brit | Mit organischen Aminen imprägnierte Aktivkohle |
| RU2146173C1 (ru) * | 1999-03-30 | 2000-03-10 | Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" | Способ получения сорбента-катализатора |
| US6902589B1 (en) * | 1999-06-18 | 2005-06-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing shaped, activated charcoal |
| JP2012106961A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | メタン分離方法、およびメタン分離装置 |
| CN103100372A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-15 | 浙江大学 | 一种用于甲烷吸附和存储的金属有机框架材料及其制备方法 |
| CN105080510A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-25 | 安徽科浦环保科技有限公司 | 一种室内甲醛吸附材料及其制备方法 |
| CN105854885A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-08-17 | 太原理工大学 | 一种甲烷二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法和应用 |
| US20190351388A1 (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Marmon Water (Singapore) Pte. Ltd. | Modified activated carbon for adsorption of airborne formaldehyde and method for making the same |
| KR102145394B1 (ko) * | 2020-03-23 | 2020-08-19 | 한소 주식회사 | 다종 금속염이 함침된 고성능 분무함침 활성탄 및 이의 제조 방법 |
| CN116075354A (zh) * | 2020-08-31 | 2023-05-05 | 卡尔冈碳素公司 | 铜和氮处理的吸附剂及其制备方法 |
| CN114477173A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于甲烷吸附的石油焦基活性炭及其制备方法和应用 |
| CN114471455A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种吸附剂及其制备方法和应用 |
| WO2022220828A1 (en) * | 2021-04-14 | 2022-10-20 | William Marsh Rice University | Porous polymeric carbon sorbents and methods of making and using same |
| CN117225369A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 成都达奇科技股份有限公司 | 改性脱硫活性炭纤维的制备方法以及改性脱硫活性炭纤维 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KAVITHA RAMADASS ET AL., 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 COPPER NANOPARTICLES DECORATED N-DOPED MESOPOROUS CARBON WITH BIMODAL PORES FOR SELECTIVE GAS SEPARATION AND ENERGY STORAGE APPLICATIONS, vol. 431, 9 December 2021 (2021-12-09), pages 1 - 11 * |
| 宋志强 等, 《低碳化学与化工》活性炭/金属有机骨架复合吸附材料的制备及其CH4/N2吸附分离性能研究, vol. 48, no. 5, 31 October 2023 (2023-10-31), pages 163 - 169 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117504824B (zh) | 2024-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102745879B (zh) | 一种用于烟气脱硫脱汞的污泥基吸附剂及其制备方法 | |
| CN104084126A (zh) | 生物质基铁铝复合球形炭的制备方法 | |
| CN104525090A (zh) | 一种用于污水除磷的吸附剂及其制备方法 | |
| CA2431314A1 (en) | Activated carbon for odor control and method for making same | |
| CN103936006A (zh) | 一种用米糠制备多孔活性炭材料的方法 | |
| CN109513311B (zh) | 一种实现高效节能的动态流化床分级吸附的废气处理方法 | |
| CN103193228B (zh) | 高效吸附co2的瓜子皮基活性炭的制备方法 | |
| CN101347718A (zh) | 一种新型球状活性炭及其在脱硫领域的应用 | |
| CN104190358B (zh) | NOx吸附剂 | |
| CN100553747C (zh) | 利用腐植酸盐同时脱硫脱硝生产复合肥料的方法 | |
| CN117504824B (zh) | 甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 | |
| CN110961076A (zh) | 一种低温热解残渣吸附污泥厌氧消化沼液中磷的新方法 | |
| CN102463030A (zh) | 脱除co制草酸酯尾气中氮氧化物的方法 | |
| CN109692663A (zh) | 一种用于氨气回收利用的吸附剂及其制备方法 | |
| CN110590227A (zh) | 一种高效持久除甲醛硅藻泥及其制备方法 | |
| CN110342605A (zh) | 一种用于吸附焚烧飞灰浸出液中重金属的污泥基活性炭复合材料及其制备方法 | |
| CN115920840A (zh) | 一种污泥基活性炭吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN102516028B (zh) | 以电石炉尾气和氯酸钠尾气及其它含氢气源为原料制甲醇和二甲醚的方法 | |
| CN107837787A (zh) | 一种活性炭脱硫剂及其制备方法 | |
| CN115092925A (zh) | 一种高氮硫含量且微孔发达的氮硫共掺杂炭材料的制备方法及其应用 | |
| CN113083255B (zh) | 一种适用于污泥厌氧消化沼气的氨气高效吸附分离剂 | |
| CN104437428A (zh) | 一种新型多炭混合性能好抗菌脱硫颗粒及其制备方法 | |
| CN110575812B (zh) | 一种陶土/软锰矿高效除磷的环保吸附材料及制备方法 | |
| CN115254001A (zh) | 一种用于二氧化碳捕集的高效吸附材料 | |
| CN114984913A (zh) | 一种新型碳捕集材料的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |