CN106944010A - 一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废气处理技术领域，提供了一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂及制备方法，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土60‑85份、中草药混合粉15‑25份、交联剂5‑10份。上述凹凸棒土经改性后加入交联剂和中草药混合粉制得。本发明工艺简单，成本低；有机废气处理效果显著，去除率高达83％以上；此外，加入中草药成分，有效去除废气异味。
Description
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体地，涉及一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂及制备方法。
背景技术
目前废气处理的传统方法有燃烧法、吸收法、生物法、光催化法、低温等离子法、吸附法等。
（1）燃烧法
燃烧法主要有根据燃烧的温度及辅助介质不同又分为直接燃烧法和催化燃烧法两种。催化燃烧法较适合于高浓度、小风量废气的净化，在处理低浓度的废气时，由于要维持300-400℃的催化燃烧温度，需借助于活性炭吸附等浓缩工艺来提高废气的燃烧热值，但废气中的水气、油污及颗粒物易引起活性炭吸附容量下降及催化剂中毒失活等问题，使得该方法的推广和使用在一定程度上受到了限制。直接燃烧法是投加辅助燃料与废气一起送入焚烧炉燃烧，直接焚烧工艺成熟，控制一定的温度条件下污染物去除效率高，焚烧彻底，但在使用过程中一般会产生以下问题：①若焚烧含氯、溴代有机物和芳烃类物质时极易产生二恶英类强致癌物质，尤其在焚烧炉启动和关闭过程中更易产生，为避免二恶英类物质产生，须提高燃烧温度在1200℃以上，若保持如此高的燃烧温度不仅运转费用高，而且对焚烧炉的要求也大大提高。②焚烧含氯代有机物时会产生氯化氢腐蚀问题，尤其是在高温状态下，氯化氢的腐蚀性能大大增强，不仅对管道存在腐蚀，更严重的是会引起焚烧炉的腐蚀。 ③焚烧时存在爆炸的潜在危险，尤其是易挥发性可燃气体，若达到其爆炸极限遇明火则有可能引起爆炸。另外，若废气中含有卤素、氮元素和硫元素的情况下，采用燃烧法极易产生二次污染物质二恶英、氮氧化合物和硫氧化合物。
（2）吸收法
利用污染物质的物理和化学性质，使用水或化学吸收液对废气进行吸收去除的方法。该方法在设计操作合理的情况下去除效率很高，运转管理方便，但对设备及运行管理要求极高，而且只有能溶解于吸收液或能与吸收液反应的污染物才能被有效去除。
（3）生物法
生物法是近年来研究较多的一种处理工艺，该方法最突出的优点是处理成本低廉、基本无二次污染。生物法虽然在净化低浓度有机污染物时效果明显，具有能耗低的优点，但存在气阻大、降解速率慢、设备体积庞大、易受污染物浓度及温度的影响，而且该法仅适用于亲水性及易生物降解物质的处理，对疏水性和难生物降解物质的处理还存在一定难度。
（4）光催化法
光敏半导体催化氧化或纳米金属氧化物光催化也是近年来的研究热点，但该技术的降解效率受控于污染物质与催化剂表面界面扩散速率，而且催化剂价格昂贵、很容易中毒失效，目前光催化技术很难用于大规模工业化应用，多局限于实验研究及小风量应用阶段。
（5）低温等离子法
低温等离子是内外电极在高压状态下进行间隙放电，间隙间通过的气体被电离的过程。由于放电电压较高38000v，电子在与空气中的氮气碰撞产生大量的氮氧化物，造成二次污染。
（6）吸附法
该方法是当污染物质通过装有吸附剂（如活性炭等）的吸附塔时，利用该吸附剂对污染物的强吸附力，从而达到净化废气的目的。该方法设备简单，对污染物要求较低，去除效果好，多用于净化工艺的末级处理。但该方法缺点是对高浓度废气处理效率低、吸附剂需经常更换或再生。
凹凸棒土作为一种天然材料，具有原料廉价、资源丰富和比表面积大的优点，凹凸棒土具有特殊的纤维结构和晶体结构，使之具有许多特殊的物化及工艺性能，有“万用之土”之美誉。由于凹凸棒土具有较大的比表面积，使其具有较强的吸附作用，在相当低的浓度下可以形成高粘度的悬浮液，可用作胶体泥浆、悬浮剂、粘结剂等。
凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构，没交联时强度低，易拉断，且没有弹性，吸附和粘结性低。
目前固体材料的改性方法主要是经过表面活性剂对其进行表面改性，使其表面电性发生变化，从而改变其吸附性能，但效果不明显。
交联剂主要用在高分子材料中，高分子材料的分子结构就象一条条长的线，没交联时强度低，易拉断，且没有弹性，交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高强度和弹性，本发明尝试将交联剂应用到凹凸棒土的改性中，结果对提高凹凸棒吸附作用有显著的效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂及制备方法，本发明的目的在于针对现有吸附法处理高浓度废气时，使用活性炭做吸附剂吸收效率低的不足，通过将凹凸棒进行改性，制备成吸附剂，达到高效处理高浓度废气的效果，此外加入中草药成分，有效去除废气异味。
根据本发明的一个方面提供一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土60-85份、中草药混合粉15-25份和交联剂5-10份。
优选地，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土65-80份、中草药混合粉18-23份和交联剂6-8份。
优选地，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土65-80份、中草药混合粉18-23份和交联剂6-8份。
优选地，所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈25-30份、佩兰15-20份和大青叶25-35份。
优选地，所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈26-29份、佩兰16-19份和大青叶26-34份。
优选地，所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈27-28份、佩兰17-18份和大青叶28-33份。
优选地，所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈27份、佩兰18份和大青叶29份。
根据本发明的另一个方面，提供所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至300-600℃，保持3-4h；在300-400℃条件下通入氧气3-4h，进行氧化；接着在400-600℃条件下通入惰性气体，保持3-5h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至60-80目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
一般来说，随着反应温度的升高和反应时间的延长，凹凸棒土表面的酸和氧含量增大，即pH值减小、含氧基团增多、亲水性增强，比表面积增大，分散性提高。在氧化反应初始阶段，随着氧化时间的延长，凹凸棒土表面氧含量可能增大，但反应进行到一定程度，凹凸棒土表面的酸分解，生成一氧化碳和二氧化碳，因此高温过度氧化不但不会增加凹凸棒土表面的含氧基团，反而会降低其氧含量。
中草药成分功能：
山奈：味辛温而气芳香，辟瘴疠恶气；佩兰：辛香，杀虫解毒，除陈腐，荡涤污浊之气；大青叶：清热解毒、凉血止血。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明工艺简单，成本低；
（2）本发明有机废气处理效果显著，去除率高达83％以上；
（3）此外，本发明加入中草药成分，有效去除废气异味。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土85份、中草药混合粉15份和交联剂10份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈25份、佩兰20份和大青叶25份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至600℃，保持3h；在400℃条件下通入氧气3h，进行氧化；接着在600℃条件下通入惰性气体，保持3h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至80目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达83.7％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达70.3％。
实施例2
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土60份、中草药混合粉25份和交联剂5份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈30份、佩兰15份和大青叶35份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至300℃，保持4h；在300℃条件下通入氧气4h，进行氧化；接着在400℃条件下通入惰性气体，保持5h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至60目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达84.6％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达70.7％。
实施例3
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土80份、中草药混合粉18份和交联剂8份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈26份、佩兰19份和大青叶26份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至600℃，保持3h；在400℃条件下通入氧气3h，进行氧化；接着在600℃条件下通入惰性气体，保持3h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至80目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达83.5％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达71.3％。
实施例4
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土65份、中草药混合粉23份和交联剂6份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈29份、佩兰16份和大青叶34份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至300℃，保持4h；在300℃条件下通入氧气4h，进行氧化；接着在400℃条件下通入惰性气体，保持5h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至60目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达84.6％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达72.2％。
实施例5
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70份、中草药混合粉20份和交联剂7份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈28份、佩兰17份和大青叶28份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至340℃，保持3h；在320℃条件下通入氧气4h，进行氧化；接着在440℃条件下通入惰性气体，保持4h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至68目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达85.5％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达70.8％。
实施例6
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土69份、中草药混合粉19份和交联剂6份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈27份、佩兰18份和大青叶29份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至400℃，保持4h；在320℃条件下通入氧气3h，进行氧化；接着在470℃条件下通入惰性气体，保持5h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至70目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达85.1％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达72.1％。
实施例7
本实施例提供的一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70份、中草药混合粉20份和交联剂7份。所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈28份、佩兰17份和大青叶33份。
所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至360℃，保持3h；在350℃条件下通入氧气4h，进行氧化；接着在450℃条件下通入惰性气体，保持4h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至70目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、中草药混合粉、交联剂按重量比复配成吸附剂置于吸附塔，当有机废气通过装有吸附剂的吸附塔时，利用该吸附剂对有机废气的强吸附力，达到净化废气的目的，去除率高达84.6％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达71.4％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土60-85份、中草药混合粉15-25份和交联剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土65-80份、中草药混合粉18-23份和交联剂6-8份。
3.根据权利要求1所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述用于有机废气的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70份、中草药混合粉20份和交联剂7份。
4.根据权利要求1所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈25-30份、佩兰15-20份和大青叶25-35份。
5.根据权利要求4所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈26-29份、佩兰16-19份和大青叶26-34份。
6.根据权利要求4所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈27-28份、佩兰17-18份和大青叶28-33份。
7.根据权利要求4所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述中草药混合粉包括如下重量份数的组分：山奈27份、佩兰18份和大青叶29份。
8.如权利要求1-7中任一项所述的用于有机废气的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）凹凸棒土改性：在密闭条件下通入惰性气体，然后升温至300-600℃，保持3-4h；在300-400℃条件下通入氧气3-4h，进行氧化；接着在400-600℃条件下通入惰性气体，保持3-5h，冷却至室温；
（2）中草药混合粉制备：将所述山奈、佩兰和大青叶分别粉碎至60-80目，混合均匀即可；
（3）将所述步骤（1）的改性凹凸棒土与所述步骤（2）的中草药混合粉混合；
（4）向所述步骤（3）的混合物中加入交联剂，混合均匀即可。
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