[發明專利]以天然生物質蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法

在審

• 申請號: 201910473334.3
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110227415A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 張全生;王振宇;張小展;蔣文蘋;孫鈺媛
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

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

技術領域

本發明屬于廢棄物資源化利用與吸附劑制備技術領域，涉及一種以天然生物質蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法。

背景技術

工業革命以來，以煤、石油、天然氣等化石燃料提供能源保障為基礎發展經濟的同時也隨之引發了各種環境問題，其中酸性氣體的排放如SO₂、CO₂等排放成為環境的主要污染源。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，破壞生態系統，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，當酸性氣體由洗滌塔的底端進入時，會立即和里面的吸附劑發生反應，轉化成無害而穩定的鹽類，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。在過程中產生的粉體等副產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，質輕，呈圓形，無異味，結構及功能特殊。在自然界中存在大量的蠶，并且蠶容易養殖，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、農業堆肥等。蠶沙廢棄物直接焚燒或隨意丟棄，不僅浪費資源而且容易產生有毒氣體，污染環境。蠶沙倒入河中，使水源、田園及生活環境受到污染。傳統堆肥發酵要通過定時定點收集、增加中間處理環節，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，尚未發現將蠶沙應用于制備酸性氣體吸附劑的技術文獻公開。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種以天然生物質蠶沙為原料制備酸性氣體吸附劑的方法，實現了蠶沙的資源化利用，同時，通過采用新型、廉價的堿性生物質介孔碳材料蠶沙作為原料，并增加其堿性粒子來代替傳統的單一的活性炭吸附劑，不僅是物理吸附，并且還有化學吸附，對酸性氣體的吸附效果優異。原料來源廣泛，并且極大地縮小了生產成本，具有極高的產業化應用價值。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

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

進一步的，粉碎處理的過程為：將天然生物質蠶沙在乙醇溶液下，機械球磨1-5h。

進一步的，與堿土金屬化合物在乙醇溶液中超聲混合后，還進行烘干處理，烘干條件為：用60℃～120℃的溫度下烘6-12h。

進一步的，天然生物質蠶沙與堿土金屬化合物的質量比為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。