[發明專利]一種快速再生的硅基吸附材料及微波原位降解有機污染物的方法

在審

• 申請號: 202010922450.1
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112058217A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 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;B01J29/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李箏

本發明具體涉及一種快速再生的硅基吸附材料及微波原位降解有機污染物的方法。針對有機污染物，本發明提供了一種用于有機污染物處理的改性硅基吸附材料，所述硅基吸附材料以分子篩作為載體，表面負載具有催化和吸波雙重特性的金屬氧化物。當負載金屬氧化物的吸附材料對有機污染物達到吸附飽和時，將其置于微波場中，通過控制功率來控制反應溫度。微波對金屬氧化物具有選擇性加熱作用，塑造局部熱點，從而啟動催化作用，達到對吸附材料的微波再生和對有機污染物原位催化氧化。該方法可以在較短時間內實現吸附材料的再生，并對有機污染物原位催化氧化，節能、高效、安全可控、裝置簡單、操作方便。

技術領域

本發明屬于揮發性有機污染物處理技術領域，具體涉及一種改性的硅基吸附材料，及基于所述硅基吸附材料通過微波快速再生、同時原位催化有機污染物氧化降解的應用。

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，包括鹵代烴、芳族化合物、多環芳烴、醛、酮、醇、醚、烷烴和烯烴等，廣泛產生于油漆生產、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。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，還會促進二次有機氣溶膠的形成并且大多數的VOCs都有毒有害，嚴重威脅環境和人類健康。因此，VOCs治理迫在眉睫。

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。現階段VOCs治理技術主要有吸附法、燃燒法、催化氧化法、生物法、低溫等離子法、光催化氧化法等。其中，吸附法以成本低、能耗少的優勢成為廣泛應用的VOCs處理技術。吸附法多采用固體吸附劑對廢氣中的揮發性有機物進行吸附，從而達到脫除目的。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，以分子篩和活性炭為主，其中，活性炭吸附材料通常具有較大的吸附容量，但在較高再生溫度下存在較大的安全隱患；相比而言，分子篩吸附材料因具有優良的熱穩定性、安全性和吸附-脫附重復利用性能的優勢得到了較多的應用。吸附技術雖然可將廢氣中的VOCs脫除達到氣體凈化的目的，但其本質上是將低濃度的VOCs富集，吸附劑再生過程產生的濃縮VOCs氣體仍需要謹慎處理以避免二次污染。將脫附的濃縮VOCs氣體通入催化氧化裝備進行徹底降解是一種不錯的選擇，因此，工業上吸附技術往往與催化氧化技術聯合用于VOCs治理，但仍然存在效率較低、設備和工藝復雜的弊端，如能將吸附劑高效再生和催化氧化技術協同，將大大促進VOCs治理技術的發展和提高技術經濟性。

發明內容

針對目前分子篩吸附、熱空氣脫附加催化氧化工藝效率較低、設備和工藝復雜的弊端。本發明目的在于改善上述VOCs治理技術的缺陷，將吸附劑的再生和VOCs的催化氧化兩個過程進行集成，并利用微波選擇性、快速性加熱的特色優勢，提供一種吸附劑吸附、微波再生同時原位催化有機物降解的VOCs治理技術。該技術的關鍵在于吸附材料的改性，因此本發明提供一種可快速再生同時原位催化有機物降解的硅基吸附材料。

基于上述技術目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供一種快速再生的硅基吸附材料，所述硅基吸附材料以多孔硅材料為載體，表面負載具有吸波和催化雙重功能特性的金屬氧化物；

所述多孔硅材料分子篩，包括但不限于USY、NaY、13X、ZSM分子篩中的一種或混合物；

所述金屬氧化物為包括但不限于CuO、MnO、Mn₃O₄、Co₃O₄、NiO、CeO₂中的一種或幾種。