专利名称：氯化亚铜改性蜂窝活性炭吸附材料及其制备方法
技术领域：
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：
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N0，其在大气中缓慢氧化成棕红 色具有刺激性臭味的N02。NOx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。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催 化氧化为NO2。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。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。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和 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Cu、 K、Na、0『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 勻地浸渍到活性炭上，在130 180 °C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
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。本发明的目的之二在于提供该吸附材料的制备方法。
3
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%。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+= NH3+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°C烘箱中干燥2h，制得氯化亚铜改性 蜂窝活性炭吸附材料。上述的活性炭为果壳炭、煤质炭或木质炭，其孔隙率为50 200孔/平方英寸。上述的果壳炭为椰壳、杏核、核桃壳或橄榄壳。上述的含胺溶剂为氨水或氯化铵、乙二胺、三乙胺的水溶液。上述强氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钾、三氯化铁或双氧水。与现有技术相比，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S02、VOCs等气体亦具有高效的吸附作用。活性炭吸附性能评价在活性碳材料吸附性能评价在Φ 16mm、长300mm直型玻璃管 反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为ΙδΟΟΟΙΓ1，吸附剂用量10ml，反应在常温常压环境 下进行。原料气NOx浓度35ppm，NO与NO2比例约为9 :1，其余为空气。本发明以未改性的200孔/平方英寸活性碳(Φ 16mm、高50mm)为对比吸附剂，原 料气NOx浓度为35ppm，NO与NO2比例约为9 :1，其余为空气。
图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。
具体实施例方式实施例1 将200孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圆柱体，在120°C 烘箱中干燥lh。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Ih ；然后再将活性炭取出于120°C烘箱中干 燥2h。以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lh，然后于120°C烘箱中干燥2h，制得改性活性碳。实施例2 将200孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圆柱体，在120°C 烘箱中干燥lh。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Ih ；然后再将活性炭取出于120°C烘箱中干 燥2h。
以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lh，然后于120°C烘箱中干燥2h，制得改性活性碳。实施例3 将50孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圆柱体，在120°C 烘箱中干燥lh。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Ih ；然后再将活性炭取出于120°C烘箱中干 燥2h。以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lh，然后于120°C烘箱中干燥2h，制得改性活性碳。实施例4 将100孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圆柱体，在120°C 烘箱中干燥lh。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Ih ；然后再将活性炭取出于120°C烘箱中干 燥2h。以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lh，然后于120°C烘箱中干燥2h，制得改性活性碳。实施例5 将100孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圆柱体，在120°C 烘箱中干燥lh。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Ih ；然后再将活性炭取出于120°C烘箱中干 燥2h。以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lh，然后于120°C烘箱中干燥2h，制得改性活性碳。实施例6 将150孔/平方英寸活性碳裁制成Φ 16mm、高50mm的圆柱体，在120°C 烘箱中干燥lh。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Ih ；然后再将活性炭取出于120°C烘箱中干 燥2h。以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lh，然后于120°C烘箱中干燥2h，制得改性活性碳。图1为以上各实施例与比较例对NO净化效果对比表。
权利要求
1.一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%。
2.一种制备根据权利要求1所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+= NH3+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°C烘箱中干燥2h，制得氯化亚铜改性 蜂窝活性炭吸附材料。
3.根据权利要求2所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 所述的活性炭为果壳炭、煤质炭或木质炭，其孔隙率为50 200孔/平方英寸。
4.根据权利要求3所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 所述的果壳炭为椰壳、杏核、核桃壳或橄榄壳。
5.根据权利要求2所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 含胺溶剂为氨水或氯化铵、乙二胺、三乙胺的水溶液。
6.根据权利要求2所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 所述强氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钾、三氯化铁或双氧水。
全文摘要
本发明公开了一种用于氯化亚铜改性蜂窝活性炭，在常温常压下高效吸附氮氧化物(NOx≤50ppm)的制备方法。本发明采用两次等体积浸渍法改性蜂窝活性炭；首先以含胺溶剂溶解的氯化亚铜混合溶液为改性剂，载体采用等体积浸渍法负载氯化亚铜混合溶液；载体烘干后等体积法浸渍强氧化剂溶液氧化活化。该蜂窝活性炭具有NOx转化吸附率高、吸附容量大、成本低、制备工艺简单等特点。
文档编号B01J20/32GK102000547SQ201010546910
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者何丹农, 刘洋, 周洁, 姚炜, 张豪杰, 眭艳辉 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司