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氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料及其制备方法
编辑:北京中航豫泓环保技术有限公司   时间:2020-07-06

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蜂窝活性炭吸附材料及其制备方法,特别是一种氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料及其制备方法。

 

背景技术

[0002] 在各种大气污染物中,NOX 的污染及其造成的危害不容忽视。NOx 大多来自于燃料燃烧,即汽车尾气、工业窑炉排放物等。NOx 的主要组成为 NO,其在大气中缓慢氧化成棕红色具有刺激性臭味的NO2NOx 是形成酸雨酸雾的主要污染物,与碳氢化合物可形成光化学烟雾,还参与臭氧层的破坏。氮氧化物对人体危害主要侵入呼吸道深部的细支气管及肺泡, 对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用,引起肺水肿。高浓度的一氧化氮亦可使血液中的氧和血红蛋白变为高铁血红蛋白,引起组织缺氧,出现高铁血红蛋白症和中枢神经损害症状。据有关资料统计,全世界每年向大气排放的氮氧化物为 7500 万吨,因此如何有效地消除污染己成为目前环境保护领域中一个令人关注的课题。

[0003] NOx 净化处理按工艺可分为干法和湿法。干法包括催化还原法、吸附法等 ;湿法包括酸吸收、碱吸收、氧化吸收等。吸附法净化 NOx 废气的优点是 :净化效率高,不消耗化学物质,设备简单,操作方便。用活性炭、活性焦、天然沸石、硅胶及泥煤等吸附剂可以吸附脱除NOx,其中有些吸附剂如活性炭、活性焦及分子筛等,兼有催化的性能,能将烟气中的 NO 化氧化为 NO2

[0004] 活性炭是一种孔隙结构发达,比表面积大的多孔性材料。由于它的多孔性结构,其吸附能力较强,可以应用到大气中低浓度 NOx 的吸附净化。

[0005] 活性炭的比表面积、孔径分布等表面结构和表面化学性质对其吸附能力有很大影 响。普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积低和吸附性能差等缺点。因此有必要对其进行改性,从而提高其吸附性能。目前,活性炭表面化学改性的主要方法包括 氧化改性、还原改性、负载金属改性及负载表面活性剂改性等。

[0006] 活性炭改性制备 NOx 吸附剂的研究中,中国专利 CN1229693A 公开了一种以活性炭为载体,以碘酸盐为活性组分,碱金属族氢氧化物为添加剂,用于常温、常压下净化 SO2 NO2 吸附剂,但专利没有提及对NO 的去除,且没有对该吸附剂的饱和吸附容量和穿透时间进行考察。中国专利CN1830542A 公开了一种用于对多种有害气体脱除,利用活性组分为 CuKNa OH等浸渍活性炭。其制备方法是按照活性炭吸水量的 70  95 %的溶液体积均匀地浸渍到活性炭上,在 130  180 ℃的温度下,用可控制氧气量的空气流进行干燥、活化。该发明制备的活性炭对 H2S 和 VOCs 的吸附性能最好,对多种有害气体综合吸附性能较好,但其处理气体空速较低且没有考察对 NO 的转化吸附作用。

 

发明内容

[0007] 本发明的目的之一在于提供一种氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料。

[0008] 本发明的目的之二在于提供该吸附材料的制备方法。


[0009] 一种氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料,其特征在于该吸附材料以蜂窝活性炭为载体,其中吸附有氯化亚铜,氯化亚铜的负载量为活性碳质量的 5-20%。

[0010] 一种制备上述的氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料的制备方法,其特征在于该方法的具体步骤为

a. 将氯化亚铜溶于含胺溶剂中混合成溶液,其中 Cu+:NH +  的摩尔比为 1 2  4,;

b. 将干燥后的活性炭以等体积浸渍于步骤 a 所得溶液中 1 小时 ;然后取出活性炭并进行干燥处理

c. 将步骤b 所得活性碳以等体积浸渍于浓度为5  20% 的氧化剂溶液中1  2 小时, 并且Cu+ 与氧化剂的摩尔比为 1 1  2,然后于 80-120℃烘箱中干燥 2h,制得氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料。

[0011] 上述的活性炭为果壳炭、煤质炭或木质炭,其孔隙率为 50  200  / 平方英寸。

[0012] 上述的果壳炭为椰壳、杏核、核桃壳或橄榄壳。

[0013] 上述的含胺溶剂为 :氨水或氯化铵、乙二胺、三乙胺的水溶液。

[0014] 上述强氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钾、三氯化铁或双氧水。

[0015] 与现有技术相本发明采用等体积浸渍和金属负载相结合的技术制备活性炭, 所得活性炭具有 NOx 转化吸附率高吸附容量大成本低工艺简单等特点。对 NOx 气体的吸附效率和吸附容量有明显提高。该吸附剂对 SO2VOCS 等气体亦具有高效的吸附作用。[0016] 活性炭吸附性能评价在活性碳材料吸附性能评价Φ16mm 300mm 直型玻璃管反应器中进行反应气体积空GHSV 15000h-1吸附剂用量 10ml反应在常温常压环境下进行。原料气 NOx 浓度 35ppmNO  NO2 比例约为 9 1其余为空气。

[0017] 本发明以未改性的 200  / 平方英寸活性碳Φ16mm、高 50mm)为对比吸附剂,原料气 NOx 浓度为 35ppmNO  NO2 比例约为 9 1,其余为空气。

 

附图说明

[0018] 1 为本发明实施例所得蜂窝活性炭吸附材料与比较例对 NO 净化效果对比表。

 

具体实施方式

[0019] 实施例 1 :将 200 / 平方英寸活性碳裁制成Φ16mm、高 50mm 的圆柱体,在 120℃ 烘箱中干燥 1h。配制 20% 的氯化亚铜溶液 2.5ml。以 Cu+:NH3+ =1:4 的比例,加入氨水,将氯化亚铜完全溶解

将干燥后的活性炭置于溶液中等体积浸渍 1h ;然后再将活性炭取出于 120℃烘箱中干 2h。

[0020] Cu+: 氧化剂 =1:2 的比例配制高锰酸钾溶液,将干燥后的活性碳在氧化剂溶液

中等体积浸渍 1h,然后于 120℃烘箱中干燥 2h,制得改性活性碳。

[0021] 实施例 2 :将 200 / 平方英寸活性碳裁制成Φ16mm、高 50mm 的圆柱体,在 120℃ 烘箱中干燥 1h。配制 20% 的氯化亚铜溶液 2.5ml。以 Cu+:NH3+ =1:2 的比例,加入乙二胺, 将氯化亚铜完全溶解

将干燥后的活性炭置于溶液中等体积浸渍 1h ;然后再将活性炭取出于 120℃烘箱中干 2h。


[0022] Cu+: 氧化剂 =1:2 的比例配制高锰酸钾溶液,将干燥后的活性碳在氧化剂溶液中等体积浸渍 1h,然后于 120℃烘箱中干燥 2h,制得改性活性碳。

[0023] 实施例 3 :将 50  / 平方英寸活性碳裁制成 Φ16mm、高 50mm 的圆柱体,在 120℃ 烘箱中干燥 1h。配制 20% 的氯化亚铜溶液 2.5ml。以 Cu+:NH3+ =1:2 的比例,加入氨水,将氯化亚铜完全溶解

将干燥后的活性炭置于溶液中等体积浸渍 1h ;然后再将活性炭取出于 120℃烘箱中干 2h。

[0024] Cu+: 氧化剂 =1:2 的比例配制三氯化铁溶液,将干燥后的活性碳在氧化剂溶液

中等体积浸渍 1h,然后于 120℃烘箱中干燥 2h,制得改性活性碳。

[0025] 实施例 4 :将 100 / 平方英寸活性碳裁制成Φ16mm、高 50mm 的圆柱体,在 120℃ 烘箱中干燥 1h。配制 10% 的氯化亚铜溶液 2.5ml。以 Cu+:NH3+ =1:2 的比例,加入氯化铵, 将氯化亚铜完全溶解

将干燥后的活性炭置于溶液中等体积浸渍 1h ;然后再将活性炭取出于 120℃烘箱中干 2h。

[0026] Cu+: 氧化剂 =1:2 的比例配制次氯酸钾溶液,将干燥后的活性碳在氧化剂溶液

中等体积浸渍 1h,然后于 120℃烘箱中干燥 2h,制得改性活性碳。

[0027] 实施例 5 :将 100 / 平方英寸活性碳裁制成Φ16mm、高 50mm 的圆柱体,在 120℃ 烘箱中干燥 1h。配制 10% 的氯化亚铜溶液 2.5ml。以 Cu+:NH3+ =1:3 的比例,加入氨水,将氯化亚铜完全溶解

将干燥后的活性炭置于溶液中等体积浸渍 1h ;然后再将活性炭取出于 120℃烘箱中干 2h。

[0028] Cu+: 氧化剂 =1:4 的比例配制双氧水溶液,将干燥后的活性碳在氧化剂溶液中

等体积浸渍 1h,然后于 120℃烘箱中干燥 2h,制得改性活性碳。

[0029] 实施例 6 :将 150 / 平方英寸活性碳裁制成Φ16mm、高 50mm 的圆柱体,在 120℃ 烘箱中干燥 1h。配制 5% 的氯化亚铜溶液 2.5ml。以Cu+:NH3+ =1:2 的比例,加入氨水,将氯化亚铜完全溶解

将干燥后的活性炭置于溶液中等体积浸渍 1h ;然后再将活性炭取出于 120℃烘箱中干 2h。

[0030] Cu+: 氧化剂 =1:4 的比例配制双氧水溶液,将干燥后的活性碳在氧化剂溶液中

等体积浸渍 1h,然后于 120℃烘箱中干燥 2h,制得改性活性碳。

[0031] 1 为以上各实施例与比较例对 NO 净化效果对比表。


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