[發(fā)明專利]以天然生物質(zhì)蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法

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• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110227415A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張全生;王振宇;張小展;蔣文蘋;孫鈺媛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發(fā)明涉及一種以天然生物質(zhì)蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法，其特征在于，先將天然生物質(zhì)蠶沙粉碎處理，再與堿土金屬化合物混合，碳化，即完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既實(shí)現(xiàn)了天然生物質(zhì)蠶沙的資源化利用，同時，制備的酸性氣體吸附劑能對酸性氣體進(jìn)行物理吸附與化學(xué)吸附相結(jié)合等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢棄物資源化利用與吸附劑制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以天然生物質(zhì)蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法。

背景技術(shù)

工業(yè)革命以來，以煤、石油、天然氣等化石燃料提供能源保障為基礎(chǔ)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時也隨之引發(fā)了各種環(huán)境問題，其中酸性氣體的排放如SO₂、CO₂等排放成為環(huán)境的主要污染源。空氣中存在大量的SO₂、CO₂等酸性氣體容易造成酸雨、全球氣候變暖等危害，破壞生態(tài)系統(tǒng)，并且對人類以及動物的生命健康造成威脅。

因此，目前在過程廢氣管末處理端使用干式洗滌塔。在干式洗滌塔中，裝填堿性吸附劑，當(dāng)酸性氣體由洗滌塔的底端進(jìn)入時，會立即和里面的吸附劑發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成無害而穩(wěn)定的鹽類，此方法的氣體處理效率高，且儀器采購成本較低廉，因此開始為業(yè)界所使用。然而目前獲得氣體吸附劑的成本較高，吸附劑耗材的成本亦偏高；其次對于被處理流量也有限制，對于高濃度，高流量的氣體操作成本過高，效果也不佳。在過程中產(chǎn)生的粉體等副產(chǎn)物可能會堵塞洗滌塔的桶子或管路。而且活性炭上的吸附屬于物理吸附，其吸附容量在于活性炭的比表面積的大小，所以其吸附容量有限。雖然活性炭的價(jià)格低廉，但是在處理酸性氣體使用上所衍生的問題也是不容易解決。

蠶沙，即蠶的排泄物，質(zhì)輕，呈圓形，無異味，結(jié)構(gòu)及功能特殊。在自然界中存在大量的蠶，并且蠶容易養(yǎng)殖，繁殖速度快，蠶沙便于收集，來源廣泛。目前，蠶沙的處理方式一般有焚燒、丟棄、農(nóng)業(yè)堆肥等。蠶沙廢棄物直接焚燒或隨意丟棄，不僅浪費(fèi)資源而且容易產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。蠶沙倒入河中，使水源、田園及生活環(huán)境受到污染。傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵要通過定時定點(diǎn)收集、增加中間處理環(huán)節(jié)，加工處理成本高、時間長，還受市場銷售影響，處理比例占蠶沙廢棄物總量較小，不能有效快速安全處理大批量蠶沙廢棄物。

目前，尚未發(fā)現(xiàn)將蠶沙應(yīng)用于制備酸性氣體吸附劑的技術(shù)文獻(xiàn)公開。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種以天然生物質(zhì)蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法，實(shí)現(xiàn)了蠶沙的資源化利用，同時，通過采用新型、廉價(jià)的堿性生物質(zhì)介孔碳材料蠶沙作為原料，并增加其堿性粒子來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單一的活性炭吸附劑，不僅是物理吸附，并且還有化學(xué)吸附，對酸性氣體的吸附效果優(yōu)異。原料來源廣泛，并且極大地縮小了生產(chǎn)成本，具有極高的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提出了一種以天然生物質(zhì)蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法，先將天然生物質(zhì)蠶沙粉碎處理，再與堿土金屬化合物混合，碳化，即完成。

進(jìn)一步的，粉碎處理的過程為：將天然生物質(zhì)蠶沙在乙醇溶液下，機(jī)械球磨1-5h。

進(jìn)一步的，與堿土金屬化合物在乙醇溶液中超聲混合后，還進(jìn)行烘干處理，烘干條件為：用60℃～120℃的溫度下烘6-12h。

進(jìn)一步的，天然生物質(zhì)蠶沙與堿土金屬化合物的質(zhì)量比為3-5:1，該堿土金屬化合物的加入量使蠶沙的吸附性能有良好的提升。

進(jìn)一步的，所述堿土金屬化合物為氫氧化鈣，碳酸鈣或者草酸鈣等，該金屬能夠更好地在乙醇溶液中和蠶沙混合起來。

進(jìn)一步的，碳化處理過程為：先在420-450℃下，恒溫處理1-3h，再在700-900℃溫度下，恒溫處理1-3h。更進(jìn)一步的，碳化的升溫過程為：在惰性氣氛下以2～8℃/min的升溫速率升溫至420～450℃；然后以2～8℃/min的升溫速率升溫至700～900℃。惰性氣體為氬氣或氬氣氣氛。