[發明專利]四氯化硅用于活性炭-二氧化硅混合吸附材料的制備

無效

• 申請號: 201010107496.4
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN101785990A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 王應紅;程四清;張元勤;李曉燕;鄧遲;向清祥;熊俊如;劉凡;劉志昌;胡育;夏烈文;彭瓊;張文;杜佳艷
• 申請（專利權）人: 樂山師范學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/32
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術領域

本發明涉及新型環境材料制備及廢棄物資源的綜合利用。通過用四氯化硅(主要為多晶 硅副產物)與水反應產生硅酸和鹽酸，利用其產生的鹽酸可和一定量的化學試劑產生活化劑， 并與含碳廢棄物(主要為可再生的生物質)在高溫下活化，制得多孔性活性炭-二氧化硅混 合吸附材料，主要用于環境廢水處理，也可用作催化劑及催化劑載體材料，還可通過生產工 藝調整及進一步改性開發其它特種功能材料。

背景技術

活性炭是一種主要由含碳材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發達、比表面積大，而 且炭粒中還有更細小的孔、毛細管的物質，這種毛細管具有很強的吸附能力，能吸附氣體、 染料脫色；對苯、甲苯、酚類物質，以及有機污染物，石油污染物及重金屬離子均有較強的 吸附能力。同時活性炭對水質、水溫及水量的變化也有較強的適應能力。活性炭一般分為以 下幾類：粉狀活性炭：一般用木屑、煤為原料，經炭化、活化、磨粉等工藝制成，主要應用 于靜態吸附操作(間歇式操作)處理給水除臭、除味以及規模較小的工業或城市污水處理。 顆粒活性炭：按不同的材質可分為椰殼活性炭、果殼活性炭和煤質活性炭。

基于活性炭優異的吸附性能，從上世紀六、七十年代起環境保護逐漸成為活性炭最大的 消費領域，包括氣、液相吸附的環保用活性炭占發達國家總用量的60％以上。在發達國家 的人們的飲用水、城市生活廢水、工業廢水基本上都采用包括活性炭處理在內的三級凈化。 近二十年來隨著科技的不斷發展，活性炭各種各樣的制品不斷涌現，如超細活性炭、多功能 混合活性炭等。例如以活性炭為載體負載水合氧化鐵，可以有效地改善材料對水溶液中草甘 膦的吸附性能。(專利：US?Pat?No.4,968,518)將活性炭和二氧化硅合用，能有效地降低 羥基化合物。(專利：US?Pat?No.4,125,482，merck；US?Pat?No.4,150,045，Calgon) 利用活性炭和二氧化硅的預涂過濾工藝，可從食用油中去除顏料、膠、皂和磷脂，既省時， 又不像堿洗工藝那樣產生皂角稀液，省卻了排放處理。(專利：200410018016)氯化鈣-活性 炭混合吸附劑有較好的及特殊的吸附效果。同時，活性炭也可用作催化劑及催化劑截體。作 為催化劑載體的活性炭可被用于處理水中多種痕量重金屬離子和微量有機物，且具有大的比 表面積和熱穩定性。

制備活性炭可采用含碳的任何物質作原料，如木質粉炭、煤、果殼、食用菌栽培廢料， 廢橡膠，廢塑料，瀝青，皮革廢屑等，通過物理法、化學法或化學與物理法的結合對活性炭 的孔隙結構進行調控，從而制取不同性能的活性炭。如稻草秸稈、煤、竹子、廢車胎、咖啡 渣均可生產較好的活性炭。在化學法中使用的活化劑，通常有氯化鋅、氯化鈣、碳酸鉀、磷 酸、磷酸二氫鉀、硫化鉀、硫酸、鹽酸(或氯化氫)、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸等，其它 許多酸、堿、鹽也可用作活化劑，需要根據活性炭的性能和經濟性來考慮采用何種活化劑。 例如氯化鋅活化法雖屬成熟工藝，生產的活性炭質量好，但成本較高。而物理法活化的活性 炭：例如先將原料炭化后，以水蒸氣作活化劑，反應溫度約1000℃，生成活性炭，物理法 生產活性炭有益環保，但所用原料質量要求較高，通常吸附效果不如化學法生產活性炭，而 且能源消耗太大。

近年來國內外的活性炭制備研究工作也越來越活躍。但一直以來阻礙活性炭應用發展的 最大問題是高昂的生產價格，所以國內外的研究工作集中在如何利用價廉易得的廢棄生物質 能源來制備具有高比表面積的木質活性炭一直倍受關注。

目前用于水處理的吸附劑除活性炭，還有硅藻土、氧化硅、活性氧化鋁、沸石及離子交 換樹脂等。其中鋁-硅系吸附劑是親水性的吸附劑，對極性的物質有選擇吸附，因此常作為 吸潮劑、脫水劑和精制非極性溶液的吸附劑。而活性炭是疏水性吸附物質，對水溶液中的有 機物具有較強的吸附作用，常作為城市污水與工業廢水處理用的吸附劑。由于無定型二氧化 硅也存在多孔結構，是一種微吸附劑，可以吸附多種微粒、分子，此外，還有絮凝作用，因 此目前對采用四氯化硅生產多孔性及低密度無定型二氧化硅，及其復合材料的吸附性能方面 的研究也越來越廣泛。