一种稀土金属改性整体式活性炭吸附剂及制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种稀土金属改性整体式活性炭吸附剂及制备方法和应用，在室温条件下，配置2毫升稀土金属水溶液，边搅拌边滴加氨水溶液至pH值为8～10，继续搅拌10～30分钟，将其滴加到干燥好的整体式活性炭载体上，载体的质量为2克然后放入烘箱中200～250℃保持1～5小时，制成改性整体式活性炭吸附剂。本发明所得的净化材料具有对低浓度碳氢化合物的净化效率高、成本低、制备工艺简单等特点。在碳氢化合物浓度≤10ppm时，该材料对碳氢化合物的净化效率可达到90%以上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土金属改性整体式活性炭吸附剂的制备方法及应用，适用于环境污染物中碳氢化合物的净化消除。

背景技术

碳氢化合物是大气污染物的主要物质之一，随着汽车用量的大幅度增加，以及锅炉等设备的尾气排放，碳氢化合物的污染已成为环境治理的一个重要课题。由于碳氢化合物的性质比较稳定，目前处理碳氢化合物的主要方法是催化燃烧和吸附法，其中催化燃烧法并不适用于空气污染物的净化，而吸附法工艺相对简单，能有效补集浓度很低的有害物质并可实现废物资源化，因此得到了广泛的应用。

中国专利CN102000548A公开了“一种低浓度有机废气的改性活性炭吸附剂的制备方法”，是以蜂窝状活性炭为载体，经氧化改性后负载金属氧化物，用于甲苯和丁烯混合气的净化，进化率比较可观，但是制备过程较为繁琐。

中国专利CN102451665A公开了“低浓度碳氢化合物气体吸附剂及其制备方法”，其制备方法是以竹炭为载体，经表面氧化改性后同时负载多种金属氧化物，用于丙烷和丙烯混合气的吸附净化，但是得到的吸附剂净化效率较低，均在90 %以下。

发明内容

为了克服上述现有低浓度碳氢化合物治理技术存在的缺陷，本发明提供一种成本低，制备工艺简单，可提高低浓度碳氢化合物净化效率的稀土金属改性整体式活性炭吸附剂及其制备方法和应用。

一种稀土金属改性整体式活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，将配置好的稀土金属水溶液用氨水溶液沉淀，然后将其滴加到整体式活性炭表面，来制备稀土金属改性整体式活性炭吸附剂，具体步骤如下：

在室温条件下，配置2毫升稀土金属水溶液，边搅拌边滴加氨水溶液至pH值为8～10，继续搅拌10～30分钟，将其滴加到干燥好的整体式活性炭载体上，载体的质量为2克然后放入烘箱中200～250℃保持1～5小时，制成改性整体式活性炭吸附剂。

所述的稀土金属水溶液为硝酸镧，氯化镧，硝酸铈，硝酸铈铵，硝酸钕，氯化钕水溶液中的一种或其组合。

所述的稀土金属水溶液的浓度为0.0160～0.160 mol/L。

所述的氨水溶液的浓度为1.0～3.0 mol/L。

一种稀土金属改性整体式活性炭吸附剂，根据上述任一所述方法制备得到。

一种稀土金属改性整体式活性炭吸附剂在碳氢化合物净化消除的应用。

用上述方法制备的稀土金属改性整体式活性炭吸附剂，其稀土金属氧化物的质量百分比为0.20 % ～2.5 %，可用于低浓度碳氢化合物的吸附净化。

与现有技术相比，本发明所述的稀土金属改性整体式活性炭吸附剂的显著优点在于，对低浓度碳氢化合物的净化效率高，成本低，制备工艺简单。在碳氢化合物浓度≤ 10 ppm时，该材料对碳氢化合物的净化效率可达到90 %以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明以未经改性的整体式活性炭（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.10 g）为对比吸附剂，将其置于反应管（Φ17 mm，长300 mm）中，通入原料气丙烯，浓度为10 ppm，其余为空气，体积空速9000 h^-1，在常温常压条件下，最高净化效率为54.5 %。

实施例1：

称取0.0124g硝酸镧溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.07g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分氧化镧的质量百分比为0.30 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为91.3 %。

实施例2：

称取0.0370g硝酸镧溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.14g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分氧化镧的质量百分比为0.86 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为95.7 %。

实施例3：

称取0.0975g硝酸镧溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.21g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分氧化镧的质量百分比为2.2 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为96.9 %。

实施例4：

称取0.0176g硝酸铈溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.08g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分二氧化铈的质量百分比为0.33 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为92.8 %。

实施例5：

称取0.0525g硝酸铈溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.13g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分二氧化铈的质量百分比为0.97 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为97.5%。

实施例6：

称取0.126g硝酸铈溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.09g）上，然后放入烘箱中230 ℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分二氧化铈的质量百分比为2.4 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为97.9 %。

实施例7：

称取0.0150g硝酸钕溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.16g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分氧化钕的质量百分比为0.26 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为90.3 %。

实施例8：

称取0.0452g硝酸钕溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.11g）上，然后放入烘箱中230℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分氧化钕的质量百分比为0.82 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为94.7%。

实施例9：

称取0.134g硝酸钕溶解于2.0 ml去离子水，然后边搅拌边滴加2.0 mol/L氨水至pH值为9，继续搅拌20分钟，将所得到的悬浮液均匀滴加到干燥好的活性炭载体（将100目活性炭制成10*10*48mm，重2.25g）上，然后放入烘箱中230 ℃保持3小时，制成改性整体式活性炭吸附剂，其活性组分氧化钕的质量百分比为2.3 %。

本实施例制得的低浓度碳氢化合物净化的改性整体式活性炭吸附剂，在常温常压条件下，原料气为10 ppm的丙烯，其余为空气，体积空速为9000 h^-1，最高净化效率为95.8 %。