一種用于脫除no的埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于脫除NO的埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的制備方法，其以廉價的埃洛石和殼聚糖為原料，以對環(huán)境無污染的碳酸鉀為活化劑，通過一步炭化活化制備了埃洛石/炭復(fù)合吸附劑。本發(fā)明所得吸附劑的比表面積可達(dá)1500m2/g以上，具有發(fā)達(dá)的微孔和中孔結(jié)構(gòu)，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度；本發(fā)明原料來源廣泛、價格低廉，制備工藝簡單，對氮氧化物具有較好的吸附能力。
【專利說明】
一種用于脫除NO的埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于脫除N0的吸附劑的制備方法，具體涉及一種埃洛石/炭復(fù)合 吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，對工業(yè)廢氣的治理需要越發(fā)緊迫。氮氧化物是大氣污染的 主要物質(zhì)，會破壞臭氧層，形成酸雨及光化學(xué)煙霧，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境及人類身體健康。而 氮氧化物的主要成分為N0,因此對氮氧化物的去除尤其是對N0的去除意義重大。目前去除 N0的技術(shù)有還原法、吸附法、等離子體法、微生物法等。其中還原法應(yīng)用最為廣泛，但是該法 大部分應(yīng)用于熱電廠等各類高濃度的排放源，同時必須大量消耗還原劑(NH 3，C02或CH4等）， 并且還原法所需溫度較高(大于300°C)。在實際工業(yè)應(yīng)用中，脫硝裝置位于除塵器和脫硫裝 置之后，通過反應(yīng)的煙氣具有低溫、低硫和低塵的特性。因此對于低溫、低濃度的N0脫除，從 經(jīng)濟(jì)效益上考慮，吸附法是最佳選擇，既避免了對煙氣進(jìn)行預(yù)熱，節(jié)省了能量消耗和設(shè)備費 用；同時吸附的N0可通過再生實現(xiàn)資源的回收利用，一定程度上降低了成本?；钚蕴恳蚱浔?表面積較高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，是用于吸附N0的常用多孔材料?；钚蕴康闹苽浞椒ǚ譃槲锢砘?化和化學(xué)活化兩種，前者在H 2、H20或C02等氣氛中進(jìn)行活化，耗能高、收率低；后者使用 211(：1 2、1(011、似011、郵〇4、賊〇4等強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕性鹽類活化劑，豐富活性炭的孔道結(jié)構(gòu)、提高 比表面積，但是成本高、活化劑對環(huán)境亦有危害。因此探究一種用于N0吸附的新型吸附劑， 以降低成本和減少對環(huán)境的危害具有深遠(yuǎn)意義。我國粘土資源豐富，使用粘土作為吸附劑 近年來引起了廣泛關(guān)注。
[0003] 近年來有報道使用粘土與活性炭的混合物作為氮氧化物選擇性催化還原的催化 劑載體，如專利CN103182243 A和CN102744095 A采用凹凸棒石與活性炭的混合物經(jīng)擠壓和 燒結(jié)成型作為催化劑的載體，負(fù)載V205或CuO等金屬活性組分，用于N0的選擇性催化還原。但 是此種方法粘土和活性炭只是簡單混合并沒有實現(xiàn)納米尺度復(fù)合，且僅作為催化劑的載 體，在N0的催化還原過程中亦需要消耗大量的還原劑(NH 3，C02或CH4等），所需反應(yīng)溫度較 高，工業(yè)成本較大。
[0004] 埃洛石是一種天然的納米管狀粘土，由[Si04]四面體片層及[A106]八面體片層構(gòu) 成，水分子位于兩個片層之間。埃洛石納米管的長度為0.02~30wii、外徑為30~190nm、內(nèi)徑 為10~100nm、比表面積為22.1~88.6m 2/g。埃洛石憑借其豐富的儲量、天然的納米管狀結(jié) 構(gòu)和遠(yuǎn)低于炭納米管的價格，被廣泛應(yīng)用于納米傳感器、吸附劑和催化劑載體等方面。在吸 附劑應(yīng)用發(fā)面，埃洛石因其比表面積較小、孔隙不發(fā)達(dá)，對氣體分子的吸附能力有待提高。 將埃洛石與活性炭復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點，將有望使制備的吸附劑既保持有埃洛石的結(jié)構(gòu) 特征、具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，同時具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)和較高的比表面積。到目前為止，以 埃洛石和殼聚糖為材料，制備用于吸附N0的具有高比表面積的埃洛石/炭復(fù)合吸附劑尚未 見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種用于脫除NO的層埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的制備方法，所要解 決的技術(shù)問題是通過一步炭化活化制備具有高比表面積和發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)的吸附劑，通過提 高材料的比表面積和豐富其孔隙結(jié)構(gòu)提高其對N0的吸附能力。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下方案：
[0007] 本發(fā)明用于脫除N0的埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的制備方法，其特點在于包括如下步 驟：
[0008] (1)將埃洛石粘土礦石粉碎、過200~400目篩，獲得埃洛石粉料；
[0009] (2)將碳酸鉀粉末溶于去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;將埃洛石粉料和殼聚糖按質(zhì) 量比1:2~2:1混合并加入到碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌3~5h，烘干，得混合物料;其中，碳酸 鉀與殼聚糖的質(zhì)量比為1:1~3:1;
[0010] ⑶將混合物料轉(zhuǎn)移至管式燒結(jié)爐中，N2氣氛下升溫至700~900°C，保溫活化60~ 150min，獲得黑色產(chǎn)物；
[0011] (4)將黑色產(chǎn)物用O.lmol/L鹽酸洗滌以除去殘余的活化劑碳酸鉀，再經(jīng)熱水洗滌 至中性，然后l〇5°C烘干、過40~60目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭復(fù)合吸附劑。
[0012] 其中：步驟(2)中碳酸鉀溶液的濃度為0.1~0.2g/mL;烘干溫度為105 °C。步驟(3) 中N2流量為200mL/min。步驟(4)所述熱水的溫度是60 °C。
[0013] 專利CN 104289179 A公開了一種用于廢水處理的粘土/炭制備方法，此種方法以 凹凸棒石和纖維素為原料，以氯化鋅為活化劑。與本發(fā)明相比，埃洛石是一種天然的納米 管，在其外表面有豐富的羥基活性位點，更易于實現(xiàn)有機(jī)-無機(jī)的復(fù)合;殼聚糖中的含氮基 團(tuán)使制備的復(fù)合材料中具有豐富的Lewis堿性位點，從而促進(jìn)對酸性氣體如N0的吸附；同時 碳酸鉀具有無毒且活化效果好的優(yōu)勢，所得埃洛石/炭復(fù)合吸附劑仍能保持管狀形貌并具 有豐富的孔道結(jié)構(gòu)和較高的比表面積。因此本發(fā)明對于N0的低成本脫除和開拓埃洛石粘土 的高附加值應(yīng)用，具有實際意義和理論指導(dǎo)意義。
[0014] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0015] 1 )、本發(fā)明是一種有效地改善埃洛石對氣體污染物吸附性能的方法。與其他有機(jī)-無機(jī)復(fù)合的方法相比，如水熱法反應(yīng)時間較長為12~48h、能耗大、所制備材料的比表面積 相較于改性前略有降低，而使用表面活性劑（如十六烷基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨 等)或偶聯(lián)劑(如硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑)等對礦物進(jìn)行改性存在著成本高、操作繁瑣 的缺點、制備的材料比表面積亦有待提高（小于200m 2/g)。而本發(fā)明的方法操作簡單，所制 備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的孔隙發(fā)達(dá)且比表面積可達(dá)1500m2/g，相較于埃洛石BET提高了近 100倍，對N0的吸附脫除能力提高了 22倍。
[0016] 2)、本發(fā)明采用一步炭化活化制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑。埃洛石和活性炭均可分 別作為吸附劑使用，采用一步炭化活化制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑，實現(xiàn)了埃洛石吸附劑與 炭吸附劑的納米復(fù)合。
[0017] 3)、埃洛石具有獨特的管狀結(jié)構(gòu)，其表面具有豐富的羥基活性位點，有利于實現(xiàn)有 機(jī)-無機(jī)的復(fù)合;殼聚糖是一種自然界中分布廣泛的天然高分子多糖，其分子鏈上有活潑的 極性氨基官能團(tuán)。以殼聚糖為碳源可炭化為含氮的活性炭，具有豐富的堿性位點，有利于N0 的吸附脫除。與活性炭相比，埃洛石/炭吸附劑具有較高的比表面積和吸附能力，并且埃洛 石/炭復(fù)合吸附劑中的埃洛石具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和粘結(jié)性，使得復(fù)合吸附劑的顆粒強(qiáng)度 高于商用活性炭，可用于工業(yè)應(yīng)用中大塊狀吸附劑的制備。
[0018] 4)、本發(fā)明的制備原料來源廣泛，所用原料為埃洛石和殼聚糖，均屬自然資源，無 毒無害;所用活化劑為碳酸鉀，相較于工業(yè)中常用的211(：1 2、1(011、他011、1125〇4、出?〇4等強(qiáng)酸、強(qiáng) 堿和腐蝕性鹽類活化劑，碳酸鉀對環(huán)境污染小、成本低、活化效果好，能顯著提高材料的比 表面積。簡而言之，本發(fā)明使用的原料來源廣泛，對環(huán)境無污染，制備過程簡單快速。
【附圖說明】
[0019] 圖1為實施例1所用原料埃洛石及所得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭復(fù)合材料的FITR光譜。 與埃洛石原礦相比，實施例1所得的復(fù)合材料出現(xiàn)了新的吸收峰:在3440CHT 1為0-H或N-H的 伸縮振動峰;2925cm-1和2850cm-1為C-H 2及C-H3中的C-H對稱伸縮振動峰;在1600~1550cm-1 吸收帶為N-H、C = 0和C = C的振動峰。
[0020] 圖2為實施例1所得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭復(fù)合材料的SEM圖及選中區(qū)域的EDS能譜。 由圖可知，埃洛石/炭復(fù)合材料仍保持管狀形貌;EDS能譜分析表明埃洛石外表面被碳層包 裹，結(jié)合紅外及元素分析結(jié)果可知埃洛石與殼聚糖的混合物在經(jīng)碳酸鉀活化后，埃洛石表 面被含有機(jī)官能團(tuán)的碳層包裹，形成埃洛石/炭復(fù)合材料。
【具體實施方式】
[0021] 實施例1
[0022] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0023] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0024] (2)稱取8g碳酸鉀粉末溶于60mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛石 粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0025] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至800°C， 保溫活化90min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0026] (4)將黑色產(chǎn)物用O.lmol/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0027]圖1為埃洛石及本實施例所得目標(biāo)產(chǎn)物的FITR光譜。與埃洛石原礦相比，本實施例 所得的復(fù)合材料出現(xiàn)了新的吸收峰：在3440CHT1為0-H或N-H的伸縮振動峰；2925CHT1和 2850CHT 1為C-H2及C-H3中的C-H對稱伸縮振動峰;在1600~1550CHT 1吸收帶為N-H、C = 0和C = C的振動峰。
[0028]圖2為本實施例所的產(chǎn)物的SEM圖及選中區(qū)域的EDS能譜。由圖可知，埃洛石/炭復(fù) 合材料仍保持管狀形貌。EDS能譜分析表明埃洛石外表面被碳層包裹，結(jié)合紅外及元素分析 結(jié)果可知埃洛石與殼聚糖的混合物在經(jīng)碳酸鉀活化后，埃洛石表面被含有機(jī)官能團(tuán)的碳層 包裹，形成埃洛石/炭復(fù)合材料。
[0029]本實施例所用原料埃洛石與所制備的產(chǎn)物埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的元素分析比對 如表1所示。可以看出，相較于埃洛石，本實施例所得復(fù)合材料中碳含量明顯增多。
[0030]表1埃洛石及實施例1所得目標(biāo)產(chǎn)物的元素分析比對
[0032]經(jīng)測試，本實施例所得吸附劑的BET比表面積為1509m 2/g。
[0033] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，總氣體流量為400mL/min， 空速為120001T1，測定出口的NO濃度。經(jīng)測試，對NO的吸附量為4.83mg/g。
[0034] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0、體積分?jǐn)?shù)為5 %的02,總氣 體流量為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為 18.18mg/g〇
[0035] 對比可知，所得復(fù)合吸附劑在不同02含量(體積分?jǐn)?shù)）下對NO吸附量不同。在有氧 的條件下，埃洛石/炭吸附劑對N0的吸附能力明顯提高。
[0036] 實施例2
[0037] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0038] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0039] (2)稱取8g碳酸鉀粉末溶于60mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛石 粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0040] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至800°C， 保溫活化120min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0041] (4)將黑色產(chǎn)物用0.1m〇l/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0042] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為1406m2/g，
[0043] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為4.45mg/g。
[0044] 實施例3
[0045] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0046] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0047] (2)稱取8g碳酸鉀粉末溶于60mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛石 粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0048] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至800°C， 保溫活化150min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0049] (4)將黑色產(chǎn)物用0.1m〇l/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0050] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為1295m2/g，
[0051] 取〇.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為4.18mg/g。
[0052] 實施例4
[0053] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0054] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0055] (2)稱取8g碳酸鉀粉末溶于60mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛石 粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0056] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至900°C， 保溫活化90min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0057] (4)將黑色產(chǎn)物用O.lmol/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0058] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為1121m2/g。
[0059] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為3.72mg/g。 [0060] 實施例5
[0061 ]本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0062] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0063] (2)稱取12g碳酸鉀粉末溶于90mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛 石粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0064] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至700°C， 保溫活化90min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0065] (4)將黑色產(chǎn)物用0.1m〇l/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0066] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為1055m2/g。
[0067] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為3.32mg/g。
[0068] 實施例6
[0069] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0070] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0071] (2)稱取4g碳酸鉀粉末溶于30mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛石 粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0072] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至900°C， 保溫活化60min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0073] (4)將黑色產(chǎn)物用O.lmol/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0074] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為1218m2/g。
[0075] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為3.89mg/g。
[0076] 實施例7
[0077] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0078] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0079] (2)稱取6g碳酸鉀粉末溶于45mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取3g埃洛石 粉料和3g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0080] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至800°C， 保溫活化90min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0081] (4)將黑色產(chǎn)物用0.1m〇l/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0082] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為1076m2/g。
[0083] 取0.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為3.16mg/g。
[0084] 實施例8
[0085] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0086] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0087] (2)稱取4g碳酸鉀粉末溶于30mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取4g埃洛石 粉料和2g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0088] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至800°C， 保溫活化90min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0089] (4)將黑色產(chǎn)物用0.1m〇l/L的鹽酸溶液洗滌以去除殘留的活化劑，再用60°C的去 離子水洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭 復(fù)合吸附劑。
[0090] 經(jīng)測試，所得吸附劑的BET比表面積為828m2/g。
[0091] 取〇.5g吸附劑裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，載氣為氬氣，總氣體流量 為400mL/min，空速為12000h-1，測定出口的N0濃度。經(jīng)測試，對N0的吸附量為2.57mg/g。對比 例1
[0092] 本實施例按如下步驟制備埃洛石/炭復(fù)合吸附劑：
[0093] (1)將埃洛石原礦粉碎、過300目篩，獲得埃洛石粉料；
[0094] (2)稱取8g碳酸鉀粉末溶于60mL去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;分別稱取2g埃洛石 粉料和4g殼聚糖，加入至碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌4h，105°C烘干后得到混合物料。
[0095] (3)將混合物料置于水平管式燒結(jié)爐中，犯氣氛下以5°C/min的速率升溫至800°C， 保溫活化90min。待冷卻至室溫后，獲得黑色產(chǎn)物；
[0096] (4)將黑色產(chǎn)物用用40wt. %的氫氟酸溶液去除埃洛石模板，再用60°C的去離子水 洗滌樣品至中性。洗滌后的樣品在l〇5°C烘干后過40目篩，即得埃洛石/炭復(fù)合吸附劑脫除 埃洛石后的活性炭。
[0097]所得活性炭的BET比表面積為1814m2/g。
[0098] 取0.5g活性炭裝入固定床反應(yīng)器中，氬氣氣氛下升溫至100°C保持60min，潔凈吸 附劑表面;溫度調(diào)整為50 °C后，轉(zhuǎn)化進(jìn)入反應(yīng)氣體為600ppm的N0，總氣體流量為400mL/min， 空速為120001T1，測定出口的NO濃度。經(jīng)測試，對NO的吸附量為5.95mg/g。
[0099] 對比分析:對比例1為實施例1所得復(fù)合吸附劑經(jīng)氫氟酸脫除埃洛石后的活性炭。 對比例1所得活性炭比表面積為1814m2/g，對N0的吸附量為5.95mg/g，其值分別略高于實施 例1所得復(fù)合吸附劑的比表面積（1509m 2/g)和N0吸附量(4.83mg/g)。但是，如表2不同材料 的顆粒強(qiáng)度比對所示，相較于商用活性炭，實施例1所得復(fù)合材料的顆粒強(qiáng)度更高。且對比 例1的活性炭顆粒強(qiáng)度(4.3N)也遠(yuǎn)低于實施例1所得復(fù)合吸附劑的顆粒強(qiáng)度(21.1N)，在去 除埃洛石模板后顆粒強(qiáng)度明顯下降，這表明埃洛石在復(fù)合材料中起結(jié)構(gòu)支撐的作用，提高 了埃洛石/炭的機(jī)械強(qiáng)度。同時也說明埃洛石與活性炭的納米復(fù)合后對材料比表面積和吸 附性能影響不大，還可以大大提高材料機(jī)械強(qiáng)度。
[0100] 表2不同材料的顆粒強(qiáng)度比對
【主權(quán)項】
1. 一種用于脫除NO的埃洛石/炭復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將埃洛石粘土礦石粉碎、過200~400目篩，獲得埃洛石粉料； (2) 將碳酸鉀粉末溶于去離子水中，獲得碳酸鉀溶液;將埃洛石粉料和殼聚糖按質(zhì)量比 1:2~2:1混合并加入到碳酸鉀溶液中，浸漬攪拌3~5h，烘干，得混合物料;其中，碳酸鉀與 殼聚糖的質(zhì)量比為1:1~3:1; (3) 將混合物料轉(zhuǎn)移至管式燒結(jié)爐中，N2氣氛下升溫至700~900°C，保溫活化60~ 150min，獲得黑色產(chǎn)物； (4) 將黑色產(chǎn)物用O.lmol/L鹽酸洗滌以除去殘余的活化劑碳酸鉀，再經(jīng)熱水洗滌至中 性，然后105°C烘干、過40~60目篩，即得目標(biāo)產(chǎn)物埃洛石/炭復(fù)合吸附劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中碳酸鉀溶液的濃度為0.1~ 0.2g/mL〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中烘干溫度為105°C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中N2流量為200mL/min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述熱水的溫度是60°C。
【文檔編號】B01D53/02GK106000310SQ201610430943
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】吳雪平, 張清心, 張先龍
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)