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一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂及其制备方法

阅读:429发布:2021-04-12

专利汇可以提供一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于高温 吸附 NOx的改性 活性炭 吸附剂及其制备方法,属于吸附剂技术领域本 发明 特征在于由以下重量份的原料制成:原料活性炭15~25、 碳 酸 钾 4~5、 硅 酸钾0.2~1、 水 45~60。先浸渍再 煅烧 。本发明工艺简单,成本低,在常温至120℃条件下对NOx具有良好吸附效果,且该吸附剂无毒无害,易于再生。,下面是一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂的制备方法,其特征在于由以下重量份的原料制成:原料活性炭、酸钾、,其中原料活性炭15~25、碳酸钾4~5、硅酸
0.2~1,水优选45~60;
制备方法包括如下步骤:
(1)按照吸附剂原料的组成称取原料,所述活性炭为质、果木质等的活性炭,其灰分含量为5~13%;
(2)将碳酸钾溶于部分水中,配制成溶液,加入配置好的硅酸钾水溶液超声搅拌均匀待用;
(3)将步骤(2)配好的溶液缓慢倒入活性炭中,且不断震荡,至溶液刚好没过活性炭;然后每隔10~15min搅拌一次,共搅拌4~6次,每次搅拌结束后再超声2~5min;
(4)将活性炭浸渍6~12h后,先将活性炭搅拌均匀,再将活性炭中剩余液体排出后,利用微波反应器对活性炭微波处理2~8min,最后在烘箱中继续烘干;
(5)将烘干后的活性炭置于管式炉中,在氮气、氦气、氩气等惰性气体的一种或其组合的气氛下以3℃/min~5℃/min的升温速度升温至550~650℃,并于该温度条件下焙烧2h,活性炭冷却至室温后干燥保存。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)煅烧的温度为600℃。
3.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的改性活性炭吸附剂。
4.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的改性活性炭吸附剂的应用,用于高温吸附NOx,在100℃-120℃高温条件下吸附氮化物NOx。

说明书全文

一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明是涉及一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂的制备方法。属于吸附剂技术领域。

背景技术

[0002] 目前,“雾霾”天气频现,环境问题日益突出,NOx是大气主要污染物之一,各国纷纷加强NOx的治理度。目前吸附法是处理NOx的只要方法,具有工艺简单,成本较低的优点。但烟气温度较高时,活性炭NOx吸附能力较差,提高活性炭吸附容量成为当今研究热点,有学者通过化剂处理活性炭,改善活性炭孔道结构达到扩孔增容的效果;也有学者通过含有或钠的液、金属盐溶液处理活性炭,改善表面官能团种类及数量,引入金属阳离子等方式提高活性炭吸附量。
[0003] CN101480603A公开了一种氮氧化物吸附剂的制备方法,该方法通过表面氧化改性、溶液浸渍和金属负载相结合的技术制备了改性活性炭,该活性炭常温常压条件下吸附效果优良,且对SO2、VOC具有较好吸附效果;CN101879435A公开了一种高吸附容量常温氮氧化物吸附剂的制备方法,活性炭经氧化性溶液预氧化处理后,烘干、焙烧,再经过两次金属盐溶液浸渍、烘干、焙烧后得到适用于常温吸附NOx的改性活性炭,该吸附剂25℃条件下NOx吸附量可达80mg/g;CN101884906A公开了一种利用金属氧化物和尿素浸渍改性的方法制备改性活性炭,该活性炭常温常压条件下NOx的去除效果优良。
[0004] 目前已有的改性活性炭制备方法中,有些方法活性炭浸渍后需要洗,产生大量废水,后续处理工艺复杂;有些方法需要用到有害改性试剂,威胁人体健康;还有些方法需要多次浸渍处理,造成生产步骤繁琐,难以实现规模化生产。并其评价条件较为单一,且并未考察SO2、CO2、水蒸气对活性炭吸附性能的影响;仅在常温常压条件下对活性炭的吸附性能进行了评价,并未评价其高温条件下的吸附性能。这些因素限制了改性活性炭的规模化生产及应用,本发明针对这一点展开研究,开发了一种适用于高温条件的改性活性炭吸附剂,在120℃且含有SO2、CO2、水蒸气的条件下,其NOx吸附量可达0.3mmol/g以上,较原样吸附容量提高了40~55倍,且该吸附剂生产工艺简单,所用改性试剂无毒无害,适用于规模化生产。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种可用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂的制备方法;该吸附剂不仅吸附容量大,且制备方法简单,改性试剂无毒无害,适于规模化生产。
[0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] 一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂及其制备方法,其特征在于由以下重量份的原料制成:原料活性炭、酸钾、酸钾、水,其中原料活性炭15~25、碳酸钾4~5、硅酸钾0.2~1,水优选45~60。
[0008] 一种用于高温吸附NOx的改性活性炭吸附剂的制备方法包括如下步骤:
[0009] (1)按照吸附剂原料的组成称取原料,所述活性炭为质、果木质等的活性炭,其灰分含量为5~13%;
[0010] (2)将碳酸钾溶于部分水中,配制成溶液,加入配置好的硅酸钾水溶液超声搅拌均匀待用;
[0011] (3)将步骤(2)配好的溶液缓慢倒入活性炭中,且不断震荡,至溶液刚好没过活性炭;然后每隔10~15min搅拌一次,共搅拌4~6次,每次搅拌结束后再超声2~5min;
[0012] (4)将活性炭浸渍6~12h后,先将活性炭搅拌均匀,再将活性炭中剩余液体排出后,利用微波反应器对活性炭微波处理2~8min,最后在烘箱中继续烘干;
[0013] (5)将烘干后的活性炭置于管式炉中,在氮气、氦气、氩气等惰性气体的一种或其组合的气氛下以3℃/min~5℃/min的升温速度升温至550~650℃,并于该温度条件下焙烧2h,优选温度为600℃。活性炭冷却至室温后干燥保存。
[0014] 所述活性炭吸附剂用于高温吸附NOx,如在100℃-120℃高温条件下吸附氮氧化物NOx。
[0015] 本发明优点如下:
[0016] (1)在常温至120℃条件下具有优良吸附性能,且具有较强抗CO2和水的能力,120℃高温条件下,效率达到50%时,其吸附能力较原样提高了40~55倍。
[0017] (2)无毒无害,制作过程无二次污染。
[0018] (3)制作工艺简单,成本较低,适于规模化生产。附图说明
[0019] 图1为活性炭改性前后(1#、2#)120℃条件下NOx吸附速率变化曲线。
[0020] 图2为改性活性炭(3#)100℃条件下NOx吸附速率变化曲线。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不限于以下实施例。
[0022] 实施例1:
[0023] 称取5份碳酸钾于烧杯中,加入50份去离子水,搅拌溶解,再加入0.5份硅酸钾配制成溶液超声搅拌均匀后待用,取适量煤质活性炭30份(其灰分含量为12.5%,下同)于锥形瓶中,加入配制好的溶液正好浸没活性炭,并震荡摇晃,每隔10min搅拌一次,共搅拌6次,每次搅拌结束后再超声4min;将活性炭浸渍过夜后去除剩余液体,随后置于微波反应器中处理一定时间,最后将活性炭放于110℃烘箱中完全烘干;待活性炭烘干后置于管式炉中,在N2气氛下,于600℃焙烧2h后冷却至室温,将活性炭吸附剂干燥保存。该改性活性炭记为2#,未改性的活性炭原样记为1#。
[0024] 实施例2:
[0025] 称取4.5份碳酸钾于烧杯中,加入50份去离子水,搅拌溶解,再加入0.95份硅酸钾配制成溶液超声搅拌均匀后待用,取适量煤质活性炭25份(其灰分含量为12.5%,下同)于锥形瓶中,加入配制好的溶液正好浸没活性炭,并震荡摇晃,每隔10min搅拌一次,共搅拌6次,每次搅拌结束后再超声5min;将活性炭浸渍过夜后去除剩余液体,随后置于微波反应器中处理一定时间,最后将活性炭放于110℃烘箱中完全烘干;待活性炭烘干后置于管式炉中,在N2气氛下,于600℃焙烧2h后冷却至室温,将活性炭吸附剂干燥保存。该改性活性炭记为3#。
[0026] 测试例1:
[0027] 测试装置如图1所示,具体步骤如下:利用瓶气进行配气,控制NO浓度约为200ppm,SO2浓度约为25ppm,CO2含量约为4.5%,O2含量约为15%,水汽含量1.5%,气量为
1.7L/min,吸附柱内气速为0.1m/s,吸附剂床层温度120℃,吸附剂用量为15g,床层厚度约为10cm,在出口用烟气分析仪连续监测NOx浓度,至出口NO浓度达到入口浓度50%为止。计算可得改性活性炭NOx吸附剂(2#)对NO的吸附量可达0.335mmol/g以上,较活性炭原样(1#)吸附量0.006mmol/g提高了55.8倍。
[0028] 测试例2:
[0029] 测试装置如图1所示,具体步骤如下:利用钢瓶气进行配气,控制NO浓度约为200ppm,SO2浓度约为25ppm,CO2含量约为4.5%,O2含量约为15%,水汽含量1.5%,气量为
1.7L/min,吸附柱内气速为0.1m/s,吸附剂床层温度100℃,吸附剂用量为15g,床层厚度约为10cm,在出口用烟气分析仪连续监测NOx浓度,至出口NO浓度达到入口浓度50%为止。计算可得改性活性炭NOx吸附剂(3#)对NOx的吸附量可达0.307mmol/g以上。
[0030] 表1活性炭改性前后不同温度条件下NOx吸附量对比
[0031]
[0032]
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