專利名稱：具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩活性炭及其制備方法，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制備方法。
背景技術(shù)：
在各種大氣污染物中，NOx的污染及其造成的危害不容忽視。NOx大多來(lái)自于燃料 燃燒，即汽車(chē)尾氣、工業(yè)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污染物，與碳?xì)浠衔锟尚纬晒饣瘜W(xué) 煙霧，還參與臭氧層的破壞。氮氧化物對(duì)人體危害主要侵入呼吸道深部的細(xì)支氣管及肺泡， 對(duì)肺組織產(chǎn)生強(qiáng)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?yōu)楦哞F血紅蛋白，引起組織缺氧，出現(xiàn)高鐵血紅蛋白癥和中樞神經(jīng)損害癥狀。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全世界每年向大氣排放的氮氧化物為7500萬(wàn)t，因此如何有效地消除污 染已成為目前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中一個(gè)令人關(guān)注的課題。NOx凈化處理按工藝可分為干法和濕法。干法包括非催化還原法、催化還原法、熱 分解法、吸附法；濕法包括酸吸收、堿吸收、氧化吸收、絡(luò)鹽吸收、微生物法等。常采用的吸附 劑有活性炭、分子篩和硅膠等。活性炭是一種孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，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(wú)機(jī)成分。由于它的多孔性結(jié)構(gòu)，其吸附能力較強(qiáng)，可以應(yīng)用到 大氣中低濃度NOx的吸附凈化?；钚蕴康谋缺砻娣e、孔徑分布等表面結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)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(guò)寬、比表面積低和吸附性能差等缺點(diǎn)。因此 有必要對(duì)其進(jìn)行改性，從而提高其吸附性能。目前，活性炭表面化學(xué)改性的主要方法包括 氧化改性、還原改性、負(fù)載金屬改性及負(fù)載表面活性劑改性等?；钚蕴扛男灾苽銷Ox吸附劑的研究中，中國(guó)專利CN1229693A公開(kāi)了一種以活性 炭為載體，以碘酸鹽為活性組分，堿金屬族氫氧化物為添加劑，用于常溫、常壓下凈化SO2和 NO2吸附劑，但專利沒(méi)有提及對(duì)NO的去除，且沒(méi)有對(duì)該吸附劑的飽和吸附容量和穿透時(shí)間進(jìn) 行考察。中國(guó)專利CN1830542A公開(kāi)了一種用于對(duì)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。其制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(jìn)行干燥、活化。該發(fā) 明制備的活性炭對(duì)H2S和VOCs的吸附性能最好，對(duì)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(méi)有考察對(duì)NO的轉(zhuǎn)化吸附作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于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(zhuǎn)化吸附率高、成本低等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的之二在于提供該活性炭的制備方法，
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特征在于其特征在于采用金屬 鹽與尿素形成配合物，并等體積浸漬負(fù)載的制備方法，該活性炭的組分和質(zhì)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(zhì)為果殼炭、煤質(zhì)炭或木質(zhì)炭。上述的果殼炭為椰殼、杏核、核桃殼或橄欖殼。一種制備上述的具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特征在于該方法的 具體步驟為a.將所需的金屬硝酸鹽配制成質(zhì)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?jǐn)嚢杈鶆?；b.將干燥后的蜂窩活性炭置于步驟a所得該溶液中等體積浸漬Ih ；將活性炭取出 于80 120°C烘箱中干燥l_2h ；c.將步驟b所得干燥后的活性碳在真空或惰性氣氛下，于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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用等體積浸漬和金屬負(fù)載相結(jié)合的技術(shù)制備活性炭， 對(duì)NOx氣體的吸附效率和吸附容量有明顯提高。該吸附劑對(duì)S02、V0Cs等氣體亦具有高效的 吸附作用。
具體實(shí)施例方式活性炭吸附性能評(píng)價(jià)在活性碳材料吸附性能評(píng)價(jià)在Φ 16mm、長(zhǎng)300mm直型玻璃管 反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)氣體積空速(GHSV)為250001^，吸附劑用量10ml，反應(yīng)在常溫常壓環(huán)境 下進(jìn)行。原料氣NOx濃度35ppm，NO與NO2比例約為9 1，其余為空氣。本發(fā)明以未改性活性炭為對(duì)比吸附劑，原料氣NOx濃度為35ppm，NO與NO2比例約 為9 1，其余為空氣。本發(fā)明所述活性炭制備通過(guò)以下方法具體實(shí)施實(shí)施例1 將200孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中干燥lh。配制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后，在100°C烘箱中干燥lh。將干燥后的活性碳在真空、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于300°C煅燒2h，制得改性活性碳。實(shí)施例2 將200孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中干燥lh。配制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后，在100°C烘箱中干燥lh。將干燥后的活性碳在真空、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于250°C煅燒2h，制得改性活性碳。
實(shí)施例3 將200孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中干燥lh。配制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后，在100°C烘箱中干燥lh。將干燥后的活性碳在真空、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于250°C煅燒2h，制得改性活性碳。實(shí)施例4 將50孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中干燥lh。配制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后，在100°C烘箱中干燥lh。將干燥后的活性碳在真空、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于250°C煅燒2h，制得改性活性碳。實(shí)施例5 將100孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中干燥lh。配制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后，在100°C烘箱中干燥lh。將干燥后的活性碳在真空、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于300°C煅燒2h，制得改性活性碳。實(shí)施例6 將100孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圓柱體，在120°C 烘箱中干燥lh。配制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后，在100°C烘箱中干燥lh。將干燥后的活性碳在真空、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于200°C煅燒2h，制得改性活性碳。表1實(shí)施例與比較例對(duì)NO凈化效果對(duì)比表
凈化 效率/%比較例實(shí)施例 1實(shí)施例 2實(shí)施例 3實(shí)施例 4實(shí)施例 5實(shí)施例 6Oh5610010010098100100Ih389395969093922h268587878283813h157681837578774h117174766969685h86568706164626h65762655459577h 備注7h5 內(nèi)上述材)55 斗對(duì)NO2凈〃59 比效率在960 0%以上，一)49 F做比較5251
權(quán)利要求
一種具有吸附氮氧化物功能的改性蜂窩活性炭，其特征在于采用金屬鹽與尿素形成配合物，并等體積浸漬負(fù)載的制備方法，該活性炭的組分和質(zhì)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(jù)權(quán)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，其特征在于所述 的蜂窩活性炭的材質(zhì)為果殼炭、煤質(zhì)炭或木質(zhì)炭。
3.一種制備根據(jù)權(quán)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，其特征 在于該方法的具體步驟為a.將所需的金屬硝酸鹽配制成質(zhì)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?jǐn)嚢杈鶆?；b.將干燥后的蜂窩活性炭置于步驟a所得該溶液中等體積浸漬Ih；將活性炭取出于 80 120°C烘箱中干燥1 2小時(shí)；c.將步驟b所得干燥后的活性碳在真空或惰性氣氛下，于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。
全文摘要
本發(fā)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制備方法。該活性炭的組分和質(zhì)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用等體積浸漬和金屬負(fù)載相結(jié)合的技術(shù)制備活性炭，對(duì)NOx氣體的吸附效率和吸附容量有明顯提高。該吸附劑對(duì)SO2、VOCS等氣體亦具有高效的吸附作用。
文檔編號(hào)B01D53/02GK101884906SQ20101022009
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者何丹農(nóng), 劉洋, 周潔, 姚煒, 張豪杰, 眭艷輝, 金彩虹 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司