一种改性活性炭、改性方法及其用途技术

本发明专利技术提供了一种改性活性炭、改性方法及其用途，属于化学工程技术领域。首先取烘干的粒径为0.5～1.0mm的活性炭2g，浸渍于饱和硫酸铜溶液改性，改性时间为2～6h。取改性处理的活性炭2g进行水蒸气雾化处理，载水率在7％～15％。制备改性活性炭玻璃柱，柱子两端用脱脂棉堵塞；将硫化氢浓度为500ppm的沼气以50～150mL/min的速率通过改性活性炭柱，至尾气中的硫化氢浓度达到10ppm停止脱硫。本发明专利技术提供的改性活性炭脱除沼气中高浓度硫化氢的方法，操作简单，安全高效，能够高效去除沼气中硫化氢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学工程
，涉及一种改性活性炭、改性方法及其用途。
技术介绍
活性炭是一种具有多孔、比表面积较高的强吸附性颗粒物质，它对气体分子物质和液体溶液中的小分子物质具有较强的吸附作用；在活性炭气体吸附过程中，气体分子可以穿过活性炭的微孔结构，部分气体分子附着于活性炭的活性位点，滞留在活性位点上；活性炭活性位点被气体分子占据后将失去吸附能力；每种气体分子与活性炭活性位点的结合能力不同，根据分子结合能力不同，可实现活性炭对混合气体的分离。对活性炭改性可以提高活性炭活性位点数量、增大活性炭的孔径，增强活性炭对硫化氢的吸附能力。目前对活性炭改性研究主要集中在酸改性、碱改性和铁盐改性等，少数研究了铜盐对活性炭改性吸附低浓度硫化氢，主要针对活性炭对低浓度硫化氢的物理吸附作用，其对硫化氢的吸附量较小，不能适用于工业废气高浓度硫化氢的吸附。
技术实现思路
针对现有的改性活性炭不能吸附高浓度硫化氢的问题，本专利技术提供了一种改性活性炭、改性方法及其用途，利用少量的铜盐对活性炭改性，显著提高了活性炭对硫化氢的吸附量；不仅解决活性炭对硫化氢的吸附量，还可以将其用于工业大量废气排放，解决环境污染问题。本专利技术的目的是通过改性剂对活性炭改性来提高活性炭对沼气中硫化氢吸附量的。一种活性炭改性的方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)活性炭改性处理：将活性炭颗粒在105℃下干燥处理至恒重，冷却至室温后完全浸渍于饱和硫酸铜溶液改性，改性时间为1～3h，浸渍完毕后将铜盐溶液过滤后，改性活性炭在105℃下干燥至恒重；(2)载水处理：取改性处理的活性炭，将其放置于水蒸气雾化环境中，进行载水处理，使活性炭载水率为7％～15％。优选地，所述饱和铜盐溶液为饱和硫酸铜溶液。优选地，所述活性炭颗粒的粒径为0.5～1.0mm。一种所述活性炭改性的方法获得的改性活性炭，其特征在于，所述改性活性炭表面附载有硫酸铜及一层水膜，硫酸铜改性的活性炭表面的吸附微孔的孔径为20nm左右，孔径为20nm左右的吸附微孔的体积为2.51mL/g-活性炭。所述改性活性炭的用于吸附混合气体中的硫化氢气体。优选地，混合气体中的硫化氢气体浓度为500-750ppm。优选地，所述改性活性炭用于吸附沼气中的硫化氢，首先将载水的改性活性炭填装于的玻璃管中，玻璃管两端用脱脂棉堵塞，制成改性活性炭柱；然后，将含有硫化氢的沼气以50～150mL/min的速率通过改性活性炭柱进行脱硫，直至尾气中的硫化氢浓度为10ppm。本专利技术利用改性技术通过铜盐浸渍法减少大孔孔径，提高活性炭吸附微孔的数量，尤其是孔径为20nm左右微孔数量，使孔径为20nm吸附微孔体积由1.55mL/g-活性炭增大为2.51mL/g-活性炭。即通过硫酸铜提高活性炭的活性位点数和孔结构的通透性；微量水的负载可提高活性炭对硫化氢的捕捉能力。改性活性炭脱除硫化氢的机理在于：(1)改性活性炭负载的微量水膜可以捕捉沼气中的硫化氢分子；(2)硫酸铜在活性炭载水的条件下与硫化氢反应；(3)活性炭活性位点数量增大和微孔数量的增大可以提高硫化氢气体在活性炭中的吸附容量，提高吸附效率。本专利技术通过活性炭改性，将活性炭的吸附量提高至60.48mg/g活性炭，与未改性活性炭的吸附量0.92mg/g活性炭相比，改性活性炭对硫化氢的吸附量提高了65倍。活性炭改性是一种提高活性炭对硫化氢吸附量的有效的方法，因其操作简单、使用安全、改性快速等优点，将会在工业产业化发展中得到广泛的推广。附图说明图1未改性的活性炭的孔径分布图。图2用水浸泡2h后的活性炭的孔径分布图。图3本专利技术所述改性方法改性处理得到的活性炭的孔径分布图。图4未改性活性炭表面微观结构。图5本专利技术所述改性方法改性处理得到的活性炭表面微观结构。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术所述的活性炭改性的方法，主要是通过将活性炭颗粒在105℃下干燥处理至恒重，冷却至室温后完全浸渍于饱和铜盐溶液中改性，例如硫酸铜溶液，改性时间为1～3h，浸渍完毕后将铜盐溶液过滤后，改性活性炭在105℃下干燥至恒重；然后取改性处理的活性炭，将其放置于水蒸气雾化环境中，进行载水处理，使活性炭载水率为7％～15％。经过所述活性炭改性的方法获得的改性活性炭，表面附载有硫酸铜及一层水膜，硫酸铜改性的活性炭表面的吸附微孔的孔径为20nm左右，孔径为20nm左右的吸附微孔的体积为2.51mL/g-活性炭。减少活性炭表面的大孔孔径，提高活性炭吸附微孔的数量，尤其是孔径为20nm左右微孔数量，使孔径为20nm吸附微孔体积由1.55mL/g-活性炭增大为2.51mL/g-活性炭。即通过硫酸铜提高活性炭的活性位点数和孔结构的通透性；微量水的负载可提高活性炭对硫化氢的捕捉能力。改性活性炭负载的微量水膜可以捕捉沼气中的硫化氢分子；硫酸铜在活性炭载水的条件下与硫化氢反应；活性炭活性位点数量增大和微孔数量的增大可以提高硫化氢气体在活性炭中的吸附容量，提高吸附效率。本专利技术通过活性炭改性，将活性炭的吸附量提高至60.48mg/g活性炭，与未改性活性炭的吸附量0.92mg/g活性炭相比，改性活性炭对硫化氢的吸附量提高了65倍。因此可用于吸附硫化氢气体浓度为500-750ppm的混合气体中的硫化氢气体。实施例1：(1)活性炭改性处理：取粒径为0.5～1.0mm的活性炭2g，在105℃下干燥处理至恒重，冷却至室温后完全浸渍于饱和硫酸铜溶液改性，改性时间为1h，浸渍完毕后再次在105℃下干燥至恒重。(2)改性活性炭载水处理：取改性处理的活性炭2g，对其进行水蒸气雾化处理，使活性炭载水率为7％。(3)改性活性炭柱制备：将载水的改性活性炭填装于20cm长、管径为6mm*9mm的玻璃管中，制备改性活性炭柱，柱子两端用脱脂棉堵塞。(4)改性活性炭脱硫：将含有硫化氢浓度为500-750ppm的沼气以50mL/min的速率通过改性活性炭柱进行脱硫，直至尾气中的硫化氢浓度为10ppm。(5)计算得出活性炭对硫化氢的吸附量为50.23mg/g活性炭。通过测试原活性炭、水浸渍的活性炭和饱和硫酸铜溶液改性活性炭的孔容积，如图1、图2、图3所示，饱和硫酸铜改性能够显著提高活性炭的微孔容积。根据图1与图2结果计算，水浸渍后的活性炭在20nm处的微孔孔容积由1.74mL/g-活性炭增大为2.00mL/g-活性炭，根据图3结果计算，饱和硫酸铜溶液改性的活性炭在20nm处的微孔孔容积由1.74mL/g-活性炭增大为2.63mL/g-活性炭，这说明改性剂可显著提高活性炭在20nm处的微孔容积，增大了活性炭对硫化氢的吸附容量。根据图4和图5中活性炭表观结构看出，未改性的活性炭微孔处于封堵状态，不利用硫化氢气体通过；而改性后的活性炭微孔处于舒张状态，如图5所示，有利于硫化氢气体通过微孔达到活性炭内部，这说明改性剂提高了活性炭的通透性和孔隙率，有利于活性炭对硫化氢吸附。实施例2：(1)活性炭改性处理：取粒径为0.5～1.0mm的活性炭2g，在105℃下干燥处理至恒重，冷却至室温后完全浸渍于饱和硫酸铜溶液改性，改性时间为2h，浸渍完毕后再次在105℃下干燥至恒重。(2)改性活性炭载水处理：取改性处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
改性活性炭脱除沼气中高浓度硫化氢的方法，其特征在于按照下述步骤进行：活性炭改性处理：取粒径为0.5～1.0mm的活性炭2g，在105℃下干燥处理至恒重，冷却至室温后完全浸渍于饱和硫酸铜溶液改性，改性时间为1～3h，浸渍完毕后再次在105℃下干燥至恒重。活性炭载水处理：取改性处理的活性炭2g，对其进行水蒸气雾化处理，使活性炭载水率为7％～15％。活性炭柱制备：将载水的改性活性炭填装于20cm长、管径为6mm*9mm的玻璃管中，制备改性活性炭柱，柱子两端用脱脂棉堵塞。活性炭脱硫：将含有硫化氢浓度为500ppm的沼气以50～150mL/min的速率通过改性活性炭柱进行脱硫，直至尾气中的硫化氢浓度为10ppm。

【技术特征摘要】
1.改性活性炭脱除沼气中高浓度硫化氢的方法，其特征在于按照下述步骤进行：活性炭改性处理：取粒径为0.5～1.0mm的活性炭2g，在105℃下干燥处理至恒重，冷却至室温后完全浸渍于饱和硫酸铜溶液改性，改性时间为1～3h，浸渍完毕后再次在105℃下干燥至恒重。活性炭载水处理：取改性处理的活性炭2g，对其进行水蒸气雾化处理，使活性炭载水率为7％～15％。活性炭柱制备：将载水的改性活性炭填装于20cm长、管径为6mm*9mm的玻璃管中，制备改性活性炭柱，柱子两端用脱脂棉堵塞。活性炭脱硫：将含有硫化氢浓度为500ppm的沼气以50～150mL/min的速率通过改性活性炭柱进行脱硫，直至尾气中的硫化氢浓度为10ppm。2.根据权利要求1所述的改性活性炭脱除沼气中高浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：张存胜，苏海佳，王振斌，王恩彪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32