[發明專利]一種選擇性吸附煙氣中氨的煙蒂生物炭材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011132008.5
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112169760B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 李煒;吳洋;蘭葉青;張繼光
• 申請（專利權）人: 江蘇中煙工業有限責任公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發明公開了一種選擇性吸附煙氣中氨的煙蒂生物炭材料的制備方法，包括以下步驟：將廢棄煙蒂清理干凈，加入到氫氧化鈉水溶液中攪拌，然后過濾烘干得固體樣品備用；將上述步驟制備的固體樣品與一定量三聚硫氰酸和CaClsubgt;2/subgt;共同置于球磨機中碾磨成混合粉末；將上述步驟制備的混合粉末轉移至管式爐中，在惰性氣體保護下煅燒，煅燒完成后自然冷卻，然后用超純水與乙醇的混合溶液洗滌數次，干燥制得硫鈣雙摻雜生物炭材料。本方法制備的硫鈣雙摻雜生物炭材料活性位點多，比表面積大，對氨有很好吸附作用，而且廢棄煙蒂在煅燒過程中同樣可以生成更多的含氧官能團，這些官能團可以產生靜電吸附、離子交換和氫鍵引力，大大提升了其對氨的吸附效果。

技術領域

本發明涉及生物炭材料改性領域，具體涉及一種選擇性吸附煙氣中氨的煙蒂生物炭材料的制備方法。

背景技術

氨（Ammonia，即阿摩尼亞），是氮和氫的化合物，分子式為NH₃，是一種無色氣體，有強烈的刺激氣味。極易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解700倍體積氨，水溶液又稱氨水。降溫加壓可變成液體，液氨是一種制冷劑。氨也是制造硝酸、化肥、炸藥的重要原料。氨也是所有藥物直接或間接的組成。氨有很廣泛的用途，同時它還具有腐蝕性等危險性質。氨是煙草中天然存在的成分,在煙草中以NH^4＋形式存在,在煙草抽吸過程中以游離氨的形式被釋放出來，然而氨對皮膚黏膜有刺激及腐蝕作用，高濃度可引起嚴重后果，如化學性咽喉炎、化學性肺炎等，吸入極高濃度可引起反射性呼吸停止、心臟停搏等嚴重事故，因此需要有合理的手段和方法吸收處理煙氣中的氨。

碳元素作為環境中人類最早利用的元素之一，廣泛存在于自然界中，其環境流失不會造成新的環境負擔，因而是最具應用潛力的催化材料之一。而生物炭是一種作為土壤改良劑的木炭，能幫助植物生長，可應用于農業用途以及碳收集及儲存使用，有別于一般用于燃料之傳統木炭。生物炭跟一般的木炭一樣是生物質能原料經熱裂解之后的產物，其主要的成分是碳分子。很多其他材料也可以制造木炭，諸如農業產生的大量動植物廢料：麥稈、種殼、糞便等，甚至廢棄的煙蒂，也可以制造生物炭。因此可以利用生物炭材料來催化吸收煙氣中的氨。

現在人們抽煙所剩下的煙蒂產量非常大，需要大量回收處理，有些地方甚至直接填埋，不僅污染環境，處理起來也十分困難，耗費大量的財力物力，如果將這些廢棄的煙蒂用來制作生物炭材料吸附劑，不僅可以回收處理這些廢料，具有極高的經濟效益，還可以保護環境，具有可持續發展性。

但是將煙蒂作為基底制備的生物炭材料對主流煙氣中氨的吸附效果較差，如果此時將其他吸附劑來配合使用吸附主流煙氣中氨，容易將煙氣中的其它組分吸收走，達不到對氨吸附的目的，因此，可以對煙蒂生物炭材料進行改進，加強其對主流煙氣中氨的吸附效果，同時還要保證其吸附的單一性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種選擇性吸附煙氣中氨的煙蒂生物炭材料的制備方法，該方法制備的生物炭材料為硫鈣雙摻雜生物炭材料，可以用于選擇性吸附主流煙氣中的氨。而且這種生物炭材料的穩定性非常好，重復使用幾次后進行清洗，依然有很好的吸附效果，可以再次用來吸附主流煙氣中的氨。

為了實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：一種選擇性吸附煙氣中氨的煙蒂生物炭材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將廢棄煙蒂清理干凈，加入到氫氧化鈉水溶液中攪拌，然后過濾烘干得固體樣品備用；

S2、將上述步驟制備的固體樣品與一定量三聚硫氰酸和CaCl₂共同置于球磨機中碾磨成混合粉末；

S3、將上述步驟制備的混合粉末轉移至管式爐中，在惰性氣體保護下煅燒，煅燒完成后自然冷卻，然后用超純水與乙醇的混合溶液洗滌數次，干燥制得硫鈣雙摻雜生物炭材料。

進一步的，所述步驟S1中攪拌的時間為1-1.5h，攪拌的溫度為20-25℃。