用于处理受污染液体的吸附剂制造技术

本发明专利技术描述了一种制造吸附材料的方法，包括将第一粒状材料与第二材料混合，均匀化第一材料和第二材料的混合物，引入能够碳化的浸渍或涂覆材料，以及碳化混合物。还描述了根据该方法制造的吸附材料以及这种吸附材料在处理受污染液体中的使用。进一步描述了一种从一定量的受污染液体中去除污染物的方法。

Adsorbents for contaminated liquids

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理受污染液体的吸附剂本专利技术涉及生产吸附材料的方法，特别是用于处理受污染液体的材料。本专利技术还涉及通过本专利技术的方法形成的产品。吸附材料特定地但不唯一地用于液体处理以去除有机污染物(organicpollutants)或污染物(contaminants)。已经开发出许多方法来净化含有不期望或不需要的物质的液体。现有技术的方法通常利用吸收过程，其中受污染液体与合适的吸收材料接触，该吸收材料具有将污染物从本体(bulk)液相吸收到吸收剂材料的孔中的亲和性和能力。但是这种方法仅在污染物以分散相形式存在于液体中时才有效。吸收不能有效地去除液体中已经溶解的污染物。作为吸收的替代方法，已经研究了使用吸附材料处理受污染液体的方法。碳基吸附材料特别有用，并且能够通过使电流流过吸附材料而被再生。在使用中，在电极之间连续或间断地施加电压以使电流流过吸附材料，并按照“Electrochemicalregenerationofacarbon-basedadsorbentloadedwithcrystalvioletdye”；NWBrown、EPLRoberts、AAGarforth和RAWDryfe；ElectrachemicaActa49(2004)3269-3281和“Atrazineremovalusingadsorptionandelectrochemicalregeneration”；NWBrown、EPLRoberts、AChasiotis、TCherdron和NSanghrajka；WaterResearch39(2004)3067-3074中所述的方式对其进行再生。“Electrochemicalpre-treatmentofeffluentscontainingchlorinatedcompoundsusinganadsorbent”；N.W.Brown和E.P.LRoberts，2007，JournalofAppliedElectrochemistry，第37卷，1329-1335中也介绍了碳基吸附剂在污水处理中的使用。在GB专利号2442950中描述了用于处理受污染液体的合适的碳基吸附剂，其内容在此通过引用并入。该专利描述了颗粒状的未膨胀插层石墨作为吸附剂颗粒产品用于处理受污染流体的用途，其中未膨胀插层石墨能够电化学再生。通过本专利技术的方法生产的材料适用于处理受污染液体。GB专利号2495701公开了一种用于处理受污染液体以从所述液体中去除污染物的设备和方法，其内容在此通过引用并入。该专利描述了使用能够电化学再生的碳基吸附剂床，由此受污染液体以足够高到使液体通过该吸附剂床的流速但低于流化(fluidise)吸附剂床所需的流速来接触吸附材料。提供至少一对电极以使电流流过床来再生吸附材料。在GB专利号2475168中公开了使用可再生吸附材料处理液体的设备和方法，其内容在此通过引用并入。该专利描述了一种用于处理液体的方法，该方法包括使处理区域内的液体与吸附材料接触，在与所述液体接触之后使吸附材料通过处理区域内的再生区域，并在再生区域中对吸附材料进行电化学再生，消毒剂前体物质被设置在再生区域中，进行电化学转化以在再生区域中产生消毒剂物质，并且再生区域内的吸附材料和/或液体与所述消毒剂物质接触，其中吸附材料的再生与消毒剂前体物质的氧化同时发生。GB专利号2470042公开了一种用于从一定量的受污染液体中去除污染物的方法和设备。该方法包括将受污染液体递送到包含能够进行电化学再生的碳基材料的处理容器，该碳基材料在容器底部呈颗粒床的形式，搅拌床以将吸附材料分配到液体中并从中吸附污染物，停止搅拌并使物料床沉降，通过使电流流过床以从穿过容器中的液体上升的气泡中的污染物产生的吸附剂气态产物释放来再生吸附剂，以及从罐中去除受污染液体。以上所有内容统称为ArviaTM工艺。ArviaTM工艺中使用的现有技术的吸附材料具有约1.2m2g-1的相对低的表面积，这赋予了低的吸附容量。吸附等温线显示出处理过的各种有机污染物的饱和吸附物负载量在1-3mgg-1之间。另外，现有技术的吸附材料的连续再生会导致材料的耗损，从而降低其处理受污染液体的能力，甚至可能增加被处理液体的浊度。尽管现有技术的材料显示出用于受污染液体的商业处理所需要的所有性能，但是希望提供一种具有比现有技术中已知的性能更高的材料。因此，有需要改进吸附材料，该吸附材料可用于从受污染液体中吸附污染物并可以进行电化学再生。还需要具有抗损耗的改进的吸附和/或导电性能的吸附材料。在现有技术的方法中，生产包含单一类型颗粒的整体单块(monolithblock)，然后可以将其研磨以生产颗粒。然而，这导致广泛的颗粒尺寸分布，这是不希望的。在ArviaTM工艺中，使吸附剂颗粒沉降到床中。如果颗粒尺寸范围大，则形成的床可能不均质(homogenous)，这可能会对吸附床的再生产生不利影响。在大多数情况下，流出物以向下流模式通过填充床，即流出物的流动通常从床的顶部向下一直流到床的底部。然而，在某些情况下，流出物可以以向上流模式通过床，即流出物的流动通常从床的底部到床的顶部。均质的床可以使所有床被使用。类似地，更均匀的颗粒尺寸导致床的填充改善，这改善了床的电导率并因此改善了电化学再生。本专利技术的一个目的是消除或减轻与现有的用于处理受污染液体的吸附材料有关的问题，并提供生产吸附材料的替代方法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种制备吸附材料的方法，包括混合第一粒状材料与第二材料，均匀化第一材料和第二材料的混合物，引入能够碳化的浸渍或涂覆材料，以及碳化混合物。材料进行电化学再生的能力将取决于它们的电导率、表面化学、电化学活性、形态、电化学腐蚀特性以及这些因素的复杂相互作用。电化学再生需要一定程度的电导率，并且高电导率可以是有利的。另外，希望被吸附物的电化学氧化动力学是快的。动力学取决于吸附剂表面用于氧化反应的电化学活性，该氧化反应在被吸附物被破坏时发生。另外，电化学再生将在吸附剂表面产生非常腐蚀性的情况。再生条件下吸附材料的电化学腐蚀速率应该是低的，以使吸附性能在吸附和再生的反复循环过程中不会劣化。另外，通常由于形成非导电材料的表面层，因而某些材料在尝试进行电化学再生时可能钝化。例如，这可能由于污染物(例如苯酚)在吸附剂表面上聚合而发生。另外，吸附材料上的污染物的电化学破坏(electrochemicaldestruction)将产生反应产物，该反应产物必须从吸附材料的表面传递。再生吸附材料以将产物从吸附材料的表面成功传递的能力将取决于吸附材料的表面结构和化学性质。应当理解，通过本专利技术的方法生产的材料将具有吸附能力。材料的吸收能力不是必需的，并且实际上可能是不希望的。吸附过程通过污染物与吸附剂表面之间的分子相互作用而起作用。相反，吸收过程涉及污染物的收集和至少暂时保留在材料本体内。举例来说，已知膨胀石墨是多种污染物的良好吸收剂(如每克化合物可“吸取”(taken-up)多达86克油)。但是，通常溶解的化合物的吸收或吸收率低。未膨胀的石墨插层化合物实际上没有吸收能力。它们可以吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造吸附材料的方法，所述方法包括混合第一粒状材料与第二材料，均匀化所述第一材料和所述第二材料的混合物，引入能够碳化的浸渍或涂覆材料，以及碳化所述混合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 GB 1705647.41.一种制造吸附材料的方法，所述方法包括混合第一粒状材料与第二材料，均匀化所述第一材料和所述第二材料的混合物，引入能够碳化的浸渍或涂覆材料，以及碳化所述混合物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述浸渍或涂覆材料是可固化的。


3.根据权利要求2所述的方法，其中在碳化之前固化所述混合物或与碳化同时固化所述混合物。


4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个是基本上无孔的。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料都是基本上是无孔的。


6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料均是粒状的。


7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二材料和能够碳化的所述浸渍或涂覆材料是相同的。


8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料是不同的。


9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的一个或两个是碳质的。


10.根据权利要求9所述的方法，其中所述碳质材料选自石墨插层化合物、压缩膨胀石墨、天然片状石墨、活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、玻璃碳以及无定形碳。


11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中将所述第一材料和所述第二材料中的一个或两个造粒或粉化。


12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述第一材料是粉末状石墨且所述第二材料是粉末状活性炭。


13.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个是非碳质的。


14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个是金属、半金属、非金属或陶瓷。


15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个是导电的。


16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一个是离子交换材料。


17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料以任何比例混合。


18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料以按重量计约1:99至约99:1、约10:90至约90:10、约20:80至约80:20、约30:70至约70:30、约40:60至约60:40以及约50:50的比例混合。


19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述浸渍或涂覆材料是热固性树脂、热塑性塑料或单体中的一种或混合物。


20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述浸渍或涂覆材料是可聚合的有机化合物。


21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述浸渍或涂覆材料选自酚醛树脂、呋喃树脂、氧化的聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、纤维素、环氧树脂、聚苯乙烯、蔗糖以及聚甲基丙烯酸甲酯。


22.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述浸渍或涂覆材料是聚糠醇。


23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其中所述浸渍或涂覆材料通过热处理、使用化学引发剂或两者的组合来固化。


24.根据权利要求23所述的方法，其中所述化学引发剂是酸或碱。


25.根据任一前述权利要求所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·布朗，NA·夸梅，E·罗伯茨，S·福尔摩斯，
申请(专利权)人：阿维亚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB