制造具有高比表面积的材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备具有高比表面积的材料的方法，包括喷雾基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物的步骤，涉及基于熟料残余物的材料，其特征在于200m

Method of manufacturing materials with high specific surface area

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有高比表面积的材料的方法
本专利技术涉及一种制造用于升级熟料的具有高比表面积的材料的方法，涉及一种具有高比表面积的材料及其用途。
技术介绍
目前在法国，焚烧是处理家庭废物的第二常见的方法。通过焚烧处理废物是不仅适用于家庭废物而且适用于工业废物的过程。焚烧过程使固体废物的体积和质量减少，但是这种减少仅仅是表面上的。具体而言，焚烧会产生烟气(5000m3/吨燃烧的废物)、固体残余物和液体流出物(烟气处理、熟料淬灭等)。废物燃烧后收集在焚烧炉底部的固体炉渣被称为家庭废物焚烧熟料(HWIC)和/或工业废物焚烧熟料(IWIC)。它由灰(颗粒形式)、各种不燃性材料(黑色金属和有色金属、玻璃、二氧化硅、氧化铝、石灰石、石灰等的混合物)、未燃材料和水组成。由于每吨焚烧废物产生250kg-300kg的熟料，仅法国就意味着年产约300万吨熟料。由于熟料的某些物理特性，特别是其良好的承重能力，道路工程中的很大一部分得到了升级，特别是代替了天然骨料。例如，在法国，超过200万吨的熟料主要用作道路底层。但是，由于存在污染物元素如重金属和二恶英，熟料的组成在环境方面存在问题。事实上，源自雨水的滴流或来自渗滤的水可能导致污染物扩散，从而污染周围的土壤和地下水位。为了限制熟料的环境影响，有必要确定其浸出率以及包含其的材料的浸出率。为此，涉及无害废物焚烧熟料的道路工程回收的2011年11月18日的判决引入了更多的约束，例如要考虑的物质数量增加，大部分污染物阈值的降低或这些物质可追溯性的增强。这些约束因此限制了道路工程行业中熟料的升级，从而导致垃圾场的储存增加。关于干磨熟料的另一种升级熟料的方法是基于化学提取工艺，尤其是可升级元素例如硅、钙、铁和铝的化学提取工艺。可以沿着两个轴来预期这种升级，一方面是玻璃工业和/或SiO2生产工业中SiO2的升级，另一方面是冶金工业中的Ca、Fe和Al元素的升级。尽管来自固/液提取测试的固体残余物形成潜在可升级的固体前体，但是必须对(例如中和)包含可升级元素的液体残余物(即洗涤浸出液)进行加工从而能够进行升级。经过大量研究，申请人的功劳在于开发了一种可从衍生自化学提取熟料的液体残余物制备具有高比表面积的材料的新方法，从而可提出用于升级所述液体残余物的新途径。专利技术简述本专利技术的第一主题涉及用于制备具有高比表面积的材料的方法，其包括喷雾基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物的步骤。本专利技术的第二主题涉及一种具有高比表面积的材料，其比表面积为200m2.g-1-900m2.g-1，介孔尺寸为2nm-50nm，并且微孔体积为0-0.2cm3.g-1。最后，本专利技术的第三主题涉及根据本专利技术方法获得的或如前所定义的具有高比表面积的材料作为污染物质的吸附载体的用途。专利技术详述本专利技术的第一主题涉及用于制备具有高比表面积的材料的方法，其包括喷雾基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物的步骤。为了本专利技术的目的，术语“熟料”用于表示工业来源的焚烧熟料(IWIC)和家庭废物焚烧熟料(HWIC)两者，除非上下文可以确定其具体是一种或另一种。可以加工熟料以获得富含金属的水性浸出液。为了本专利技术的目的，术语“浸出液”也指“液体残余物”或“洗涤浸出液”，并且可以对应于源自水渗滤通过熟料的残留液体。喷雾步骤在于通过使液体通过喷雾喷嘴而由液体产生球形固体颗粒。根据本领域技术人员已知的术语，所述喷雾喷嘴可以是“单流体”、“两流体”或“三流体”喷嘴。所述喷雾喷嘴还可以控制气体例如压缩空气或氮气的压力，并且可以通过文丘里效应、压电效应或离心效应起作用。所获得的液滴的尺寸分布通常为对数正态类型。根据本专利技术，基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物的喷雾步骤(也称为喷雾干燥)可以在其中送入加热的载气的腔室中进行。加热的载气可以是非爆炸性气体，并且通常对于工业规模的装置，载气可以是压缩空气、氮气或空气/氮气混合物。当产生液滴时，它们通过与上述加热气体接触而干燥，这导致溶剂(主要是水)的逐渐蒸发、挥发性物质的蒸发以及衍生自化学提取熟料的液体残余物中包含的非挥发性物质的共组装(co-assembly)。确保在喷雾室内干燥的出口温度可以为50℃-800℃的范围内。还应注意的是，液滴或颗粒在喷雾室中的停留时间分布约为几秒钟。因此，所述液体组合物的每个液滴可以获得球形基本颗粒。作为装置的函数，在涡流出口或袋式过滤器中回收大小为0.3-100μm的非聚集球形基本颗粒。优选地，在涡流出口回收所述颗粒。喷雾有许多优点。它可以连续进行，这相对于顺次方法而言节省了时间。其次，这是一种相对便宜的方法，可以容易地在工业规模上实施，因此完全适合大规模喷雾基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物。最后，对环境的影响较小，因为它除了溶剂蒸气外不产生任何废物，根据本专利技术的方法，所述蒸气通常是水蒸气。根据一个具体的实施方案，之前描述的本专利技术方法包括制备所述液体组合物的预备步骤。制备液体组合物的步骤在于将衍生自化学提取熟料的液体残余物与结构剂、任选的交联剂和任选的水混合。应该注意的是，在本专利申请中，常规地，不定冠词“一个”应被视为通用复数(是指“至少一个”或“一个或多个”)，除非上下文表明相反(1或“仅一个”)。因此，例如，当上面提到液体组合物的制备在于将衍生自化学提取熟料的液体残余物与结构剂混合时，应理解为将衍生自化学提取熟料的液体残余物与一种或多种结构剂混合。根据一个具体的实施方案，通过固/液提取熟料获得衍生自化学提取熟料的液体残余物。具体地，固/液提取在于使熟料与液体接触，从而引起所述熟料的一部分成分的溶解。固/液提取可以对熟料的化学组分进行分选，并且一方面可以生成液体残余物，所述液体残余物富含金属，另一方面可以生成金属非常少的固相。在本专利技术方法的上下文中，仅将衍生自熟料提取的液体残余物用于制备具有高比表面积的材料；固相可以在其他领域，特别是在道路工程领域升级。该液体/固体提取的条件由本领域技术人员根据物理因素确定，例如颗粒的尺寸和形状、材料的均质性、暴露时间、浸出剂流(在浸出的情况下，液/固比和搅拌力或速度)、温度、提取时间。还可以根据化学因素确定条件：建立其中涉及溶解动力学控制的溶解度平衡、成分的浸出电位、材料和/或外部环境施加的pH、氧化还原条件、吸附、再沉淀和钝化过程。熟料的固/液提取有利地用酸性和/或氧化溶液进行。用于固/液提取的酸性和/或氧化溶液选自盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、氢氟酸(HF)、氧化钠(Na2O)或氧化钾(K2O)溶液及其混合物。优选地，用于固/液提取的溶液是盐酸(HCl)溶液，并且优选为30％-40％，特别是约37％的浓盐酸(HCl)溶液。根据一个具体的实施方案，所述基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物通过将如上获得的液体残余物与结构剂混合而获得。所述液体组合物中存在结构剂是特别有利的，因为它可以首先在纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备具有高比表面积的材料的方法，其包括喷雾基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物的步骤。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170310 FR 17519931.一种制备具有高比表面积的材料的方法，其包括喷雾基于衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物的步骤。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其包括制备所述液体组合物的预备步骤。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述组合物通过将衍生自化学提取熟料的液体残余物与结构剂混合来制备。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物通过熟料的固/液提取获得。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述固/液提取用酸性和/或氧化溶液进行。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述酸性和/或氧化溶液选自盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、氢氟酸(HF)，氧化钠(Na2O)或氧化钾(K2O)及其混合物；优选盐酸(HCl)溶液，并且优选为30质量％-40质量％，特别是37质量％的盐酸(HCl)溶液。


7.根据权利要求3-6之一所述的制备方法，其特征在于所述结构剂选自表面活性剂、聚合物、基于纤维素的化合物、无机盐及其混合物，优选表面活性剂，更优选非离子表面活性剂，尤其是聚乙二醇十六烷基醚。


8.根据权利要求1-7之一所述的制备方法，其特征在于所述衍生自化学提取熟料的液体残余物的液体组合物还包含前体。


9.根据权利要求8所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·桑谢兹，C·布瓦西埃，L·尼科勒，H·巴拉达里，X·肖谢里耶，B·吉拉尔丹，
申请(专利权)人：萨普工业公司，法兰西公学院，
类型：发明
国别省市：法国;FR