一种生物陶复合材料及其袋装产品、制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种生物陶复合材料及其袋装产品、制备方法和应用，吸附性复合材料能够快速吸附VOC气体及水中多环芳烃，快速吸附固定高放射性碘，吸附放射性铯并快速过滤吸附挥发到大气中的碘铯气溶胶。一种吸附性复合材料，包括：多孔陶瓷载体，其含有碳；零价铁，其形成于所述介孔载体内和/或所述介孔载体上；以及零价铜，其形成于所述介孔载体内和/或所述介孔载体上。

A bio ceramic composite material and its bagged products, preparation method and Application

The invention discloses a bioceramic composite material and its bagged products, preparation method and application. The adsorbable composite material can rapidly adsorb VOC gas and polycyclic aromatic hydrocarbons in water, rapidly adsorb and fix high radioactive iodine, adsorb radioactive cesium and quickly filter and adsorb iodine cesium aerosol volatilized to the atmosphere. An adsorptive composite material includes: a porous ceramic carrier containing carbon; zero valent iron formed in the mesoporous carrier and / or on the mesoporous carrier; and zero valent copper formed in the mesoporous carrier and / or on the mesoporous carrier.

【技术实现步骤摘要】
一种生物陶复合材料及其袋装产品、制备方法和应用
本专利技术属于吸附材料领域，涉及一种吸附性复合材料及其袋装产品、制备方法和应用。
技术介绍
传统吸附材料如活性炭的存在以下问题：吸附有毒气体如甲苯、苯和多环芳烃等VOC虽然速度快但不能降解，很快吸附饱和；饱和后需要高温(110℃以上)一氧化碳和水蒸气进行再生；对放射性碘的吸附后，高温(65℃以上)时容易脱落；对放射性物质吸附后难以实现物理减容。零价铜作为新型催化剂取代贵金属催化剂，一直是化工领域的热点。但在常温下，零价铜难以存在，多以氧化铜的形式共生，因此难以稳定地实现工业控制。例如石化材料合成中的加氢合成(例如一氧化碳加氢合成甲醇)。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足和问题，本专利技术的第一个目的是提供一种吸附性复合材料，其能够快速吸附VOC气体及水中多环芳烃，快速吸附固定高放射性碘，吸附放射性铯并快速过滤吸附挥发到大气中的碘铯气溶胶。本专利技术的第二个目的是提供一种上述吸附性复合材料的袋装吸附性复合材料产品。本专利技术的第二个目的是提供一种吸附性复合材料的制备方法，其能够以简单的方式制得上述吸附性复合材料。本专利技术的第三个目的是提供一种吸附性复合材料的应用，包括在VOC气体及水中多环芳烃的吸附、或高放射性碘的吸附和固定、或放射性铯的吸附、或挥发到大气中的碘铯气溶胶的过滤吸附中的应用。根据本专利技术的第一方面，本专利技术采用如下技术方案：一种吸附性复合材料，包括：多孔陶瓷载体，其含有碳；零价铁，其至少形成于所述多孔陶瓷载体的孔内；以及零价铜，其至少形成于所述多孔陶瓷载体的孔内。优选地，所述零价铁和所述零价铜的质量比为1∶5～1∶20。更优选地，所述零价铁和所述零价铜的质量比为1∶3～1∶15。进一步地，所述零价铁和所述零价铜的质量比为1∶4.5～1∶10。优选地，所述多孔陶瓷载体具有纳米孔和/或微米孔，至少所述纳米孔和/或所述微米孔的孔壁上形成有所述零价铁和所述零价铜。在一些实施例中，多孔陶瓷载体的表面上也形成有所述零价铁和零价铜。更优选地，所述多孔陶瓷载体为具有孔径为1～50nm的介孔的介孔载体。具体地，所述多孔陶瓷载体的粒径为0.1～5mm。优选地，所述多孔陶瓷载体中碳的质量百分比为2～30％。优选地，所述多孔陶瓷载体由包含陶瓷原料和活性细菌的混合物焙烧形成，所述活性细菌为所述多孔陶瓷载体中碳的碳源。更优选地，所述陶瓷原料包括硅藻土和膨润土中的一种或两种。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术采用如下技术方案：一种袋装吸附性复合材料产品，包括密封袋及如上所述的吸附性复合材料，所述吸附性复合材料密封在所述密封袋内。优选地，所述吸附性复合材料的孔中填充有惰性气体。具体地，所述惰性气体为氦气。氦气具体位于吸附性复合材料的多孔陶瓷载体的孔内，使用时氦气因为分子量小，易于释出从而腾出空间，加快吸附速度。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术采用如下技术方案：一种如上所述的生物陶复合材料的制备方法，包括如下步骤：将含碳的多孔陶瓷载体恒温浸泡在含有硫酸亚铁溶液和硫酸铜的溶液中；将浸泡后的多孔陶瓷载体置于氢气气氛中，加热烧制。优选地，所述制备方法还包括如下步骤：向烧制好的复合材料中通入惰性气体，加热使惰性气体和残存在所述复合材料孔内的水分进行置换。具体地，惰性气体为氦气，克服常温零价铜、铁被氧化的状况，用氦气惰性气体保护，氦气冲入可以进入复合材料的纳米孔、介孔(1-50纳米)以及微孔保护，所以保护更加充分。更优选地，所述进行置换的实施过程为：向烧制好的复合材料通入氦气，微波加热使氦气和残存在所述复合材料内的水分置换。优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：将含碳的多孔陶瓷载体恒温浸泡在硫酸亚铁溶液和硫酸铜溶液中2～4小时后取出；在氢气气氛中，将浸泡后的多孔陶瓷载体在400～500℃保温加热2～6小时以烧制复合材料，冷却至常温；向烧制好的复合材料通入氦气，加热使氦气和残存在所述复合材料内的水分置换，制得所述生物陶复合材料。优选地，将浸泡后的多孔陶瓷载体以5℃/min的升温速度升温至400～500℃，保温加热2～6小时以烧制复合材料。优选地，所述进行置换的实施过程为：向烧制好的复合材料通入氦气，以耐微波的密封袋密封，置于微波炉中进行加热处理1～3分钟，使惰性气体和残存在所述复合材料内的水分置换，制得所述生物陶复合材料。微波加热使得氦气和残存在生物陶复合材料内的水分置换，实现内在保护。使用时氦气因为分子量小，易于释出从而腾出空间，加快吸附速度。本申请中，“常温”是指20～25℃。优选地，含碳的所述多孔陶瓷载体的制备步骤包括：将陶瓷原料和活性细菌搅拌混合；氮气气氛中焙烧，冷却，制得所述含碳的多孔陶瓷载体。更优选地，活性细菌占所述多孔陶瓷载体原料的质量百分比为70～80％。进一步地，活性细菌占所述多孔陶瓷载体原料的质量百分比为77～82％。更优选地，含碳的所述多孔陶瓷载体的制备还包括在将所述陶瓷原料和活性细菌混合后、焙烧前，进行造粒的步骤。更优选地，所述陶瓷原料包括硅藻土和膨润土。在一优选的实施例中，含碳的所述多孔陶瓷载体由如下步骤制得：将陶瓷原料和活性细菌搅拌混合，喷雾加水；在恒温箱中110～130℃干燥；氮气气氛中焙烧至800～900℃，冷却，制得含碳的多孔陶瓷载体。在一具体的实施例中，所述含碳的多孔陶瓷载体由如下步骤制得：800目硅藻土10-15％，1200目膨润土8-12％，活性细菌77-82％，搅拌混合20～40min，喷雾加水造粒机造粒；120℃恒温箱干燥10～13小时；氮气炉保护焙烧至800～900℃，升温速度5℃/min，冷却，制得介孔材料，即为所述含碳的多孔陶瓷载体。其中，膨润土吸收活性细菌中的水分使得细菌进入硅藻土孔内和膨润土层间，细菌作为骨架在碳化过程中形成介孔，碳在介孔中形成还原性的保护气氛。根据本专利技术的第四个方面，本专利技术采用如下技术方案：一种如上所述的吸附性复合材料及如上所述的制备方法制得的吸附性复合材料在VOC气体及水中多环芳烃的吸附、或高放射性碘的吸附和固定、或放射性铯的吸附、或挥发到大气中的碘铯气溶胶的过滤吸附中的应用。本专利技术采用以上方案，相比现有技术至少具有如下优点：在还原性多孔陶瓷载体中制备零价铜、零价铁作为催化剂，碳和零价铁相互协同作用，保护零价铜不被氧化，实现以常温存在，且零价铜在碳和零价铁的保护下以共生的方式增加了生物陶复合材料的使用范围。可以以加速对VOC气体以及海水中对多环芳烃的定向吸附；实现对高放射性碘-131，129的快速吸附和固定；实现对放射性Cs的吸附；对于含放射性碘、Cs的核电废水中碘和Cs易于挥发到大气中形成气溶胶，在零价铜和零价铁的催化下，本专利技术的生物陶复合材料提高吸附速度1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附性复合材料，其特征在于，包括：/n多孔陶瓷载体，其含有碳；/n零价铁，其至少形成于所述多孔陶瓷载体的孔内；以及/n零价铜，其至少形成于所述多孔陶瓷载体的孔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸附性复合材料，其特征在于，包括：
多孔陶瓷载体，其含有碳；
零价铁，其至少形成于所述多孔陶瓷载体的孔内；以及
零价铜，其至少形成于所述多孔陶瓷载体的孔内。


2.根据权利要求1所述的吸附性复合材料，其特征在于，所述零价铁和所述零价铜的质量比为1:1.5~1:20。


3.根据权利要求1所述的吸附性复合材料料，其特征在于，所述多孔陶瓷载体具有纳米孔和/或微米孔，至少所述纳米孔和/或所述微米孔的孔壁上形成有所述零价铁和所述零价铜。


4.根据权利要求1所述的吸附性复合材料，其特征在于，所述多孔陶瓷载体中碳的质量百分比为2~30%。


5.根据权利要求1所述的吸附性复合材料，其特征在于，所述多孔陶瓷载体由包含陶瓷原料和活性细菌的混合物焙烧形成，所述活性细菌为所述多孔陶瓷载体中碳的碳源。


6.一种袋装吸附性复合材料产品，其特征在于，包括密封袋及如权利要求1-5任一项所述的吸附性复合材料，所述吸附性复合材料密封在所述密封袋内，所述吸附性复...

【专利技术属性】
技术研发人员：董良杰，刘志勇，
申请(专利权)人：董良杰，
类型：发明
国别省市：北京;11