[發明專利]一種高性能吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210955514.7
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN115430398A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 李朝恒;陳衛紅;謝子軍;裴旭東;趙勇;涂先紅;史朋武;郭榮群;李海銘;李福臨
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 洛陽九創知識產權代理事務所(普通合伙) 41156
• 代理人: 狄干強

本發明公開了一種高性能吸附劑及其制備方法和應用，高性能吸附劑由以下質量百分比的原料組成：碳納米材料60～70％、分子篩10～30％以及粘接劑10～20％，其中，碳納米材料的孔結構中介孔孔容占總孔容的比例≥60％，分子篩的孔結構中介孔孔容占總孔容的比例≥50％。將高性能吸附劑裝填到固定床吸附塔中，對含胺廢水中有機物進行選擇性吸附處理，吸附條件為：吸附溫度10～50℃，塔內停留時間30～50min；脫附條件為：150～300℃的水蒸汽吹掃再生或溫度80℃的熱水淋洗再生。本發明的高性能吸附劑及配套的工藝可以處理COD為100～1000mg/L的含難降解有機物的廢水，COD脫除率≥90％，處理后廢水COD50mg/L，達到廢水排放標準，同時回收有價值的有機物。

技術領域

本發明涉及固體吸附材料技術領域，具體涉及一種高性能吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

胺法脫硫是一種應用廣泛的酸性氣凈化及回收技術。有機胺作為一種可重復利用的脫硫劑在酸性氣吸收-解吸過程扮演著重要角色。在脫硫裝置運轉過程中，含有少量有機胺的外排堿性廢水難以生化降解，對污水處理廠的活性污泥系統會產生較強的沖擊，目前大多采用高級氧化工藝處理或兌水稀釋后生化處理，處理效率低、成本較高且不能從根本解決廢水的污染問題，同時造成有機胺的損失，所以需尋求既經濟又簡單的廢水處理技術，在降低廢水COD的同時，回收有使用價值的有機胺。

目前針對污水中COD的去除方法常用的為生物法、氧化法和吸附法，生物法簡單、可靠，投資及運行成本較低，然而生物法對于對微生物有毒害作用的有機物難以適用，對于高標準水質要求的污水難以達到處理要求。因此，對于難生物降解的有機物以及經過生化處理后未達到排放或回用標準的污水,通常采用氧化法去除污水中的COD。

芬頓法、臭氧氧化法均屬于高級氧化工藝，用于含難降解有機物污水的預處理和深度處理，是近年來難降解污水處理領域的研究熱點。為了提高氧化劑的利用率及氧化效果，通常在應用過程中添加催化劑填料，然而即使在催化強化的條件下，難降解有機物的處理效率仍不高，氧化劑消耗大。尤其是當廢水COD氧化處理至200mg/L以下時，高級氧化工藝的效率會大幅度下降。而對于含有可以回收利用的有機物的廢水，采用破壞性的高級氧化處理方法更是不經濟的。

吸附法是利用固體吸附劑表面的物理或化學吸附作用將廢水中的有機物去除的方法。常用的吸附劑有活性炭、活性硅藻土、磺化煤、纖維系列、天然蒙脫土等。此法適用于去除廢水中微生物難以降解的或用其它方法難以降解的溶解性有機物。吸附法主要優點是運行費用低，占地小，方法簡便易行，在廢水處理方面的應用越來越受到重視。常用的活性炭類吸附劑孔結構發達，孔徑分布寬，且以微孔結構為主，具有吸附能力強、容量大的優點，但吸附選擇性差，進入微孔內的有機物分子脫附困難，難以從吸附劑上回收有機物并循環使用，失活的活性炭類吸附劑多通過焚燒處理，對于可以回收利用的有機物造成浪費。可再生的吸附劑是吸附工藝的理想選擇，近年來國內外研究頗多，如具有再生能力的特種吸附樹脂、石墨烯類吸附劑等。這類吸附劑通常價格昂貴，尤其是石墨烯類吸附劑。

發明內容

本發明的目的是為解決現有技術中存在的問題，提供一種具有較高吸附容量、高選擇性、高強度和極好的再生能力的吸附劑及其制備方法和應用。

本發明的技術思路是采用具有吸附能力強和易脫附的特定孔結構的碳納米材料為主材料，復合具有一定吸脫附能力、良好機械強度和優異選擇性的特定孔結構的硅鋁分子篩材料，獲得一種高性能吸附劑，該吸附劑用于含有機物廢水處理，具有高吸附容量、高選擇性、高強度和極好的再生能力。

本發明所采用的技術方案是：一種高性能吸附劑，由以下質量百分比的原料組成：碳納米材料60～70％、分子篩10～30％以及粘接劑10～20％，其中，碳納米材料的孔結構中介孔孔容占總孔容的比例≥60％，分子篩的孔結構中介孔孔容占總孔容的比例≥50％。