具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭及其製備方法
2023-06-02 18:14:16 1
專利名稱：具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種蜂窩活性炭及其製備方法，特別是一種具有吸附氮氧化物功能的 改性蜂窩活性炭及其製備方法。
背景技術：
在各種大氣汙染物中，NOx的汙染及其造成的危害不容忽視。NOx大多來自於燃料 燃燒，即汽車尾氣、工業窯爐排放物等。NOx的主要組成為N0，其在大氣中緩慢氧化成棕紅 色具有刺激性臭味的N02。NOx是形成酸雨酸霧的主要汙染物，與碳氫化合物可形成光化學 煙霧，還參與臭氧層的破壞。氮氧化物對人體危害主要侵入呼吸道深部的細支氣管及肺泡， 對肺組織產生強烈的刺激及腐蝕作用，引起肺水腫。高濃度的一氧化氮亦可使血液中的氧 和血紅蛋白變為高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧，出現高鐵血紅蛋白症和中樞神經損害症狀。 據有關資料統計，全世界每年向大氣排放的氮氧化物為7500萬t，因此如何有效地消除汙 染已成為目前環境保護領域中一個令人關注的課題。NOx淨化處理按工藝可分為幹法和溼法。幹法包括非催化還原法、催化還原法、熱 分解法、吸附法；溼法包括酸吸收、鹼吸收、氧化吸收、絡鹽吸收、微生物法等。常採用的吸附 劑有活性炭、分子篩和矽膠等。活性炭是一種孔隙結構發達，比表面積大的多孔性材料。主要成分是碳元素，還含 有0、H、N、S等元素和其它無機成分。由於它的多孔性結構，其吸附能力較強，可以應用到 大氣中低濃度NOx的吸附淨化。活性炭的比表面積、孔徑分布等表面結構和表面化學性質對其吸附能力有很大影 響。普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布過寬、比表面積低和吸附性能差等缺點。因此 有必要對其進行改性，從而提高其吸附性能。目前，活性炭表面化學改性的主要方法包括 氧化改性、還原改性、負載金屬改性及負載表面活性劑改性等。活性炭改性製備NOx吸附劑的研究中，中國專利CN1229693A公開了一種以活性 炭為載體，以碘酸鹽為活性組分，鹼金屬族氫氧化物為添加劑，用於常溫、常壓下淨化SO2和 NO2吸附劑，但專利沒有提及對NO的去除，且沒有對該吸附劑的飽和吸附容量和穿透時間進 行考察。中國專利CN1830542A公開了一種用於對多種有害氣體脫除，利用活性組分為Cu、 K、Na、0H_等浸漬活性炭。其製備方法是按照活性炭吸水量的70 95%的溶液體積均勻地 浸漬到活性炭上，在130 180°C的溫度下，用可控制氧氣量的空氣流進行乾燥、活化。該發 明製備的活性炭對H2S和VOCs的吸附性能最好，對多種有害氣體綜合吸附性能較好，但其 處理氣體空速較低且沒有考察對NO的轉化吸附作用。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭。所得 活性炭具有NOx轉化吸附率高、成本低等特點。本發明的目的之二在於提供該活性炭的製備方法，
為達到上述目的，本發明採用如下技術方案一種具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特徵在於其特徵在於採用金屬 鹽與尿素形成配合物，並等體積浸漬負載的製備方法，該活性炭的組分和質量百分比為蜂窩活性炭87 99%，氧化銅1 8%。其他金屬氧化物 0 5%;所述的蜂窩活性炭的孔隙率為50 200孔/平方英寸；所述的其他金屬氧化物為氧化鈰、氧化錳、氧化鈷或氧化鋯。上述的蜂窩活性炭的材質為果殼炭、煤質炭或木質炭。上述的果殼炭為椰殼、杏核、核桃殼或橄欖殼。一種製備上述的具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特徵在於該方法的 具體步驟為a.將所需的金屬硝酸鹽配製成質量濃度為5 20%的水溶液，以金屬離子與尿素 的摩爾比為1 2 4的比例，加入CO(NH2)2，充分攪拌均勻；b.將乾燥後的蜂窩活性炭置於步驟a所得該溶液中等體積浸漬Ih ；將活性炭取出 於80 120°C烘箱中乾燥l_2h ；c.將步驟b所得乾燥後的活性碳在真空或惰性氣氛下，於200 300°C煅燒2h，制 得具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭。與現有技術相比，本發明採用等體積浸漬和金屬負載相結合的技術製備活性炭， 對NOx氣體的吸附效率和吸附容量有明顯提高。該吸附劑對S02、V0Cs等氣體亦具有高效的 吸附作用。
具體實施例方式活性炭吸附性能評價在活性碳材料吸附性能評價在Φ 16mm、長300mm直型玻璃管 反應器中進行，反應氣體積空速(GHSV)為250001^，吸附劑用量10ml，反應在常溫常壓環境 下進行。原料氣NOx濃度35ppm，NO與NO2比例約為9 1，其餘為空氣。本發明以未改性活性炭為對比吸附劑，原料氣NOx濃度為35ppm，NO與NO2比例約 為9 1，其餘為空氣。本發明所述活性炭製備通過以下方法具體實施實施例1 將200孔/平方英寸活性碳裁製成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中乾燥lh。配製5%的硝酸銅溶液2. 5ml。以Mn+ CO(NH2)2 = 1 2的比例稱取尿 素，將尿素充分溶解在硝酸銅溶液中。將溶液滴加在活性炭上浸漬Ih後，在100°C烘箱中乾燥lh。將乾燥後的活性碳在真空、氮氣保護下，於300°C煅燒2h，製得改性活性碳。實施例2 將200孔/平方英寸活性碳裁製成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中乾燥lh。配製20%的硝酸銅溶液2. 5ml。以Mn+ CO(NH2)2 = 1 4的比例稱取尿 素，將尿素充分溶解在硝酸銅溶液中。將溶液滴加在活性炭上浸漬Ih後，在100°C烘箱中乾燥lh。將乾燥後的活性碳在真空、氮氣保護下，於250°C煅燒2h，製得改性活性碳。
實施例3 將200孔/平方英寸活性碳裁製成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中乾燥lh。配製10%的硝酸銅和10%硝酸鈰的混合溶液2. 5ml。以Mn+ CO(NH2)2 = 1 2的比例稱取尿素，將尿素充分溶解在硝酸銅溶液中。將溶液滴加在活性炭上浸漬Ih後，在100°C烘箱中乾燥lh。將乾燥後的活性碳在真空、氮氣保護下，於250°C煅燒2h，製得改性活性碳。實施例4 將50孔/平方英寸活性碳裁製成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中乾燥lh。配製10%的硝酸銅和10%硝酸鈰的混合溶液2. 5ml。以Mn+ CO(NH2)2 = 1 2的比例稱取尿素，將尿素充分溶解在硝酸銅溶液中。將溶液滴加在活性炭上浸漬Ih後，在100°C烘箱中乾燥lh。將乾燥後的活性碳在真空、氮氣保護下，於250°C煅燒2h，製得改性活性碳。實施例5 將100孔/平方英寸活性碳裁製成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中乾燥lh。配製10%的硝酸銅和10%硝酸鈷的混合溶液2. 5ml。以Mn+ CO(NH2)2 = 1 2的比例稱取尿素，將尿素充分溶解在硝酸銅溶液中。將溶液滴加在活性炭上浸漬Ih後，在100°C烘箱中乾燥lh。將乾燥後的活性碳在真空、氮氣保護下，於300°C煅燒2h，製得改性活性碳。實施例6 將100孔/平方英寸活性碳裁製成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中乾燥lh。配製10%的硝酸銅和10%硝酸鈷的混合溶液2. 5ml。以Mn+ CO(NH2)2 = 1 2的比例稱取尿素，將尿素充分溶解在硝酸銅溶液中。將溶液滴加在活性炭上浸漬Ih後，在100°C烘箱中乾燥lh。將乾燥後的活性碳在真空、氮氣保護下，於200°C煅燒2h，製得改性活性碳。表1實施例與比較例對NO淨化效果對比表
淨化 效率/%比較例實施例 1實施例 2實施例 3實施例 4實施例 5實施例 6Oh5610010010098100100Ih389395969093922h268587878283813h157681837578774h117174766969685h86568706164626h65762655459577h 備註7h5 內上述材)55 鬥對NO2淨〃59 比效率在960 0%以上，一)49 F做比較5251
權利要求
一種具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特徵在於採用金屬鹽與尿素形成配合物，並等體積浸漬負載的製備方法，該活性炭的組分和質量百分比為蜂窩活性炭87～99％，氧化銅1～8％，其他金屬氧化物0～5％；所述的蜂窩活性炭的孔隙率為50～200孔/平方英寸；所述的其他金屬氧化物為氧化鈰、氧化錳、氧化鈷或氧化鋯。
2.根據權利要求1所述的具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特徵在於所述 的蜂窩活性炭的材質為果殼炭、煤質炭或木質炭。
3.一種製備根據權利要求1所述的具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特徵 在於該方法的具體步驟為a.將所需的金屬硝酸鹽配製成質量濃度為5 20%的水溶液，以金屬離子與尿素的摩 爾比為1 2 4的比例，加入CO(NH2)2，充分攪拌均勻；b.將乾燥後的蜂窩活性炭置於步驟a所得該溶液中等體積浸漬Ih；將活性炭取出於 80 120°C烘箱中乾燥1 2小時；c.將步驟b所得乾燥後的活性碳在真空或惰性氣氛下，於200 300°C煅燒2h，製得具 有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭。
全文摘要
本發明涉及一種具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭及其製備方法。該活性炭的組分和質量百分比為蜂窩活性炭87～99％，氧化銅1～8％。其他金屬氧化物0～5％；與現有技術相比，本發明採用等體積浸漬和金屬負載相結合的技術製備活性炭，對NOx氣體的吸附效率和吸附容量有明顯提高。該吸附劑對SO2、VOCS等氣體亦具有高效的吸附作用。
文檔編號B01D53/02GK101884906SQ20101022009
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月6日 優先權日2010年7月6日
發明者何丹農, 劉洋, 周潔, 姚煒, 張豪傑, 眭豔輝, 金彩虹 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司