[發明專利]一種改性硅基吸附材料及有機污染物的低溫原位降解方法

有效

• 申請號: 202010922448.4
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112058216B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 孫靜;李法齊;王文龍;于冠群;馬曉玲;宋占龍;趙希強;毛巖鵬;王旭江
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/18;B01J20/34;B01J20/30;B01D53/86;B01D53/44;B01J29/16;B01J29/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李箏

本發明提供一種改性硅基吸附材料及有機污染物的低溫原位降解方法。本發明提供了一種改性硅基吸附材料，所述吸附劑以分子篩作為載體，表面負載具有催化特性的金屬氧化物，所述金屬氧化物與分子篩通過水熱合成方法制備。經驗證，上述改性硅基吸附材料對于苯系有機污染物具有良好吸附及脫附效果，并且在低溫加熱條件下即可實現有機污染物的原位催化降解及吸附劑的充分脫附效果，具有節能、高效、安全可控、裝置簡單、操作方便的特點，具有良好的市場前景。

技術領域

本發明屬于有機污染物處理技術領域，具體涉及一種通過金屬氧化物改性的硅基吸附材料及應用所述硅基吸附材料快速再生的同時對有機污染進行原位催化氧化降解的方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

VOCs(Volatile organic compounds)即揮發性有機化合物，是一類有機化合物的統稱，美國環保署(EPA)將其定義為除CO、CO₂、碳酸、金屬碳化物或碳酸鹽和碳酸銨外，所有參與大氣光化學反應的碳化合物。主要產生于油漆生產、化纖行業、金屬涂裝、化學涂料、制鞋制革、膠合板制造、輪胎制造等行業。有害的揮發性有機化合物主要包括各種烷烴、烯烴、含氧烴、和鹵代烴等脂肪族、芳香族化合物，如苯、丙酮、甲苯、苯酚、二甲基苯胺、甲醛、正己烷、乙酸乙酯、乙醇等。

VOCs排入大氣中會破壞大氣中的臭氧層，導致光化學煙霧的產生，且大多數的VOCs都有毒有害，對人體的健康會造成間接或直接的危害。隨著環境問題的日益嚴峻，廢氣排放治理技術的研發也成為科研人員關注的重點。優先選擇成本低、能耗少、無二次污染的廢氣凈化處理方法，實現資源的循環利用是目前對于VOCs處理的主要原則?，F階段VOCs治理技術主要有燃燒法、生物法、低溫等離子法、光催化氧化法、吸附法、催化氧化法。其中吸附法操作簡單、成本低，是處理揮發性有機污染物的一種有效方法。

所述吸附法多采用吸附劑吸附有害成分從而達到消除有害污染的目的，吸附劑作為吸附技術的關鍵，一般需要具有豐富的孔隙結構與比表面積，并且具有良好的穩定性。目前，國內外對于VOCs吸附材料的報道多以分子篩和活性炭為主，其中，活性炭吸附材料雖然具有較大的吸附容量，但在較高熱脫附溫度下存在較大的安全隱患。相對而言，分子篩吸附材料因具有優良的熱穩定性和吸附-脫附重復利用性能，安全性好的優勢得到了較多的應用。本領域內通常采用熱空氣吹掃方式對分子篩進行脫附再生，且往往連接催化燃燒裝備對濃縮脫附氣體進行氧化降解處理。分子篩吸附、熱空氣脫附加催化燃燒工藝雖然能夠有效治理VOCs，但也存在工藝復雜、能耗高的弊端。將具有催化活性的成分負載于吸附劑，一方面吸附劑則可提供有效的表面和適宜的孔結構，降低活性組分的團聚，并增強催化劑的機械強度，另一方面活性組分的分散性和催化活性得到提高，且可以集脫附再生和催化燃燒于一體，提高技術經濟性。

發明內容

本發明充分利用硅基吸附材料對有機污染物的吸附特性，與傳統的吸附材料再生技術相比，突破了有機污染物在脫附過程中對環境造成再次污染的缺陷，實現吸附材料快速再生的同時，對有機污染物進行低溫催化氧化降解的雙重功能。

基于上述技術效果，本發明提供以下技術方案：

本發明第一方面，提供一種改性硅基吸附材料，所述改性硅基吸附材料以多孔硅基材料為載體，表面負載具有催化功能的金屬氧化物；

所述載體為分子篩，所述分子篩為USY、NaY、13X、ZSM中的一種。

所述金屬氧化物為具有催化有機污染物降解作用的金屬氧化物，為包括但不限于MnO_X、CoO_X、CeO_X、FeO_X、VO_X、NiO、TiO₂、WO3等中的一種或幾種。