[發(fā)明專利]一種凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210266518.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN114682214A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳新德;彭芬;王璨;張海榮;熊蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 黃文敏;莫瑤江

本發(fā)明公開了一種凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備方法和應(yīng)用，該制備方法包括如下步驟：將活化劑加入到廢糖蜜中，攪拌均勻后加入凹凸棒石黏土，在密閉條件下同時(shí)進(jìn)行凹凸棒石黏土的酸化反應(yīng)和廢糖蜜的活化反應(yīng)，在100?160℃下反應(yīng)2?10h后，依次進(jìn)行塑化、成型、固化、炭化，冷卻到常溫后，經(jīng)漂洗、干燥后得到凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑。本發(fā)明利用資源豐富、廉價(jià)易得的廢糖蜜作為碳源，從而大大降低了吸附劑的成本，實(shí)現(xiàn)了凹凸棒石酸改性和廢糖蜜炭化的一步反應(yīng)，簡化了工藝過程，所得的凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑對(duì)VOCs有機(jī)廢氣、高COD的有機(jī)廢水、重金屬廢水均具有較好的吸附效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸附劑的制備及其在廢氣與廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及一種凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

廢糖蜜是制糖業(yè)的一種副產(chǎn)物，黑褐色、粘稠狀、半流動(dòng)態(tài)。國內(nèi)外對(duì)廢糖蜜的利用方向有很多，生產(chǎn)工藝多以發(fā)酵為主，如生產(chǎn)酒精、酵母、味精、焦糖色素以及飼料等。不同于廢糖蜜在發(fā)酵領(lǐng)域的應(yīng)用，因其中含有可觀的蔗糖、葡萄糖等糖類約50％，含碳量可達(dá)到40％左右，并且易溶于水、方便處理，因此廢糖蜜類比稻殼、玉米芯等生物質(zhì)同樣適合制備碳材料。凹凸棒石是一種具有反向2：1型鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水鎂鋁硅酸鹽礦物，凹凸棒石原礦的組成較復(fù)雜，除了凹凸棒石外，還伴生石英、白云石等非粘土礦物，需改性后才能有較好的吸附能力，但是對(duì)廢氣和廢水的吸附能力有限，活性炭吸附劑，吸附效果好，但是價(jià)格較貴。本發(fā)明將廢糖蜜與凹凸棒石一起進(jìn)行反應(yīng)得到凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑，實(shí)現(xiàn)凹凸棒石酸改性和廢糖蜜炭化的一步反應(yīng)，相較于凹凸棒石吸附劑，大幅度提高了吸附劑的比表面積和吸附性能，對(duì)VOCs有機(jī)廢氣的吸附效果較好，對(duì)高COD的有機(jī)廢水處理效果較好。廢糖蜜與凹凸棒石制備凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備工藝簡單，廢糖蜜和凹凸棒石原料廉價(jià)易得，資源豐富，制備成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備方法及其應(yīng)用，利用資源豐富、廉價(jià)易得的廢糖蜜作為碳源，從而大大降低了吸附劑的成本，實(shí)現(xiàn)了凹凸棒石酸改性和廢糖蜜炭化的一步反應(yīng)，簡化了工藝過程，所得的凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑對(duì)VOCs有機(jī)廢氣、高COD的有機(jī)廢水、重金屬廢水均具有較好的吸附效果。

本發(fā)明的目的是提供一種凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備方法，包括如下步驟：將活化劑加入到廢糖蜜中，攪拌均勻后加入凹凸棒石黏土，在密閉條件下同時(shí)進(jìn)行凹凸棒石黏土的酸化反應(yīng)和廢糖蜜的活化反應(yīng)，在100-160℃下反應(yīng)2-10h后，依次進(jìn)行塑化、成型、固化、炭化，冷卻到常溫后，經(jīng)漂洗、干燥后得到凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑。

優(yōu)選地，所述活化劑選自磷酸或磷酸和濃硫酸混合液或磷酸和濃硝酸混合液中的任意一種。

優(yōu)選地，所述廢糖蜜與活化劑的質(zhì)量比為1:0.5～3.0。

優(yōu)選地，所述活化劑濃度為10wt％-80wt％。

優(yōu)選地，所述凹凸棒石黏土的質(zhì)量為所述廢糖蜜質(zhì)量的5wt％-20wt％。

優(yōu)選地，所述固化的條件為：固化溫度200-400℃、固化時(shí)間1-5h。

優(yōu)選地，所述炭化的條件為：炭化溫度500-800℃，炭化時(shí)間為1-5h。

本發(fā)明還提供一種用凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的制備方法得到的凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑的應(yīng)用，所述凹凸棒石基生物炭復(fù)合吸附劑用于有機(jī)廢氣、高COD有機(jī)廢水、重金屬廢水的吸附。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明利用廢糖蜜為碳源，廢棄物再利用，大大降低成本；與天然的廉價(jià)易得的納米級(jí)材料凹凸棒石黏土一步反應(yīng)，完成凹凸棒石黏土的酸化和廢糖蜜的活化反應(yīng)，同時(shí)使凹凸棒石黏土的酸化和廢糖蜜的活化反應(yīng)的溫度降低(100-160℃)和反應(yīng)時(shí)間(2-10h)縮短，簡化材料的制備過程、降低了工藝成本。