一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂及其制备方法和应用，涉及大气污染防治技术领域。本发明专利技术利用低温等离子体对负载金属铜的二氧化钛吸附剂进行改性，将得到的低温等离子体改性二氧化钛吸附剂用于H2S的脱除，可实现良好的脱除效果。本发明专利技术操作简单，可在常温常压情况下实现吸附剂的改性，安全性较高，且使用低温等离子体技术能够在短时间内对材料实现程度较为彻底的改性，原料价廉易得，制备过程条件温和。制备过程条件温和。制备过程条件温和。

【技术实现步骤摘要】
一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及大气污染防治
，特别是涉及一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]H2S是一种工业废气和原始天然气中常见的剧毒气体。其来源广泛，自然来源有生物体腐败、火山爆发等，人为来源有炼油、炼焦、人造纤维、硫化染料、污水处理、煤气生产、合成氨工业等,其中最主要的是使用了硫化钠或酸类物质作用于硫化物的工业废气。其次，H2S对机体的全身作用为阻断细胞呼吸导致全身性缺氧，严重时甚至会造成心肌缺氧而死亡；其浓度达到150ppm时就会刺激人的眼睛和呼吸道并使神经麻痹；浓度达到800ppm时，2分钟内可致人死亡。
[0003]二氧化钛因其密度小、耐热稳定性高、分散性好、表面酸碱性较强及具有强极性的Ti
‑
O键等特性而显示出具有成为工业废气吸附剂的良好潜能；但它仍存在吸附性能不够理想的问题，故考虑对其进行改性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，使得改性后的吸附剂实现对H2S的高效脱除。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术目的之一是提供一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂的制备方法，其特征在于，利用低温等离子体对负载金属铜的二氧化钛吸附剂进行改性，得到所述低温等离子体改性二氧化钛吸附剂。
[0007]进一步地，制备方法包括以下步骤：
[0008](1)将二氧化钛和硝酸铜于水中超声溶解，得到混合溶液A；
[0009](2)向所述混合溶液A中加入分散剂，超声，得到混合溶液B；优选的，超声频率为25～30Hz，时间为2h～3h。
[0010](3)将所述混合溶液B蒸发去除溶剂后，干燥，得到负载金属铜的二氧化钛吸附剂；
[0011](4)将所述负载金属铜的二氧化钛吸附剂进行焙烧，压片、研磨；优选的，研磨后的目数为40～60目；
[0012](5)将步骤(4)研磨后的吸附剂置于NH3‑
Ar氛围中进行低温等离子体改性，即得所述低温等离子体改性二氧化钛吸附剂。
[0013]步骤(5)中所用低温等离子体改性装置为板式介质阻挡反应器。
[0014]低温等离子体放电作为一种仅使活性粒子在材料表面进行作用的改性技术，既可以很好地保留二氧化钛作为吸附剂的优良物理化学性质，又可以在一定程度上实现其吸附性能的提升。利用等离子体技术进行改性的吸附剂有如下优点：高分散性、有晶格缺陷、较大比表面积等。等离子体主要发生方式有辉光放电、电晕放电、射频微波放电，介质阻挡放
电等。其中辉光放电具有运行条件严苛，需要增置真空装置等缺点；电晕放电也具有放电不均匀不连续的问题。本申请采用阻挡放电方式，具有电子密度高、常压加压(10～104Pa)情况下都可反应、产生的电子能量范围较大(1～10eV)、放电稳定均匀安全性高、等离子体放电区较大(利于与反应材料更充分的接触)等优点。
[0015]步骤(5)中，在进行低温等离子体改性前，还包括利用氩气去除步骤(4)研磨后吸附剂表面水分的步骤；优选的，氩气流量为150mL/min～200mL/min。
[0016]进一步地，硝酸铜中金属铜的质量为二氧化钛质量的3％
‑
10％。
[0017]进一步地，所述分散剂为柠檬酸，柠檬酸与所述混合溶液A中金属阳离子的摩尔比为1:2
‑
1:0.7。
[0018]进一步地，步骤(3)中干燥温度为120℃
‑
140℃，干燥时间为12h以上。
[0019]进一步地，步骤(4)中焙烧温度为300℃～400℃，时间为3h～4h。
[0020]进一步地，步骤(5)中改性的能量密度为0.1J/mL～10J/mL，改性时间为20
‑
30min。
[0021]进一步地，步骤(5)中NH3‑
Ar中NH3的体积浓度为68％。
[0022]本专利技术的目的之二是提供上述制备方法制备得到的低温等离子体改性二氧化钛吸附剂。
[0023]本专利技术的目的之三是提供上述低温等离子体改性二氧化钛吸附剂在脱除H2S中的应用。
[0024]目前对于二氧化钛的改性方法有如下问题的暴露：一是改性温度要求高，时间长，制备工艺繁琐，如水热法(200℃)和溶液
‑
凝胶法(400℃)；二是可能存在二次污染的问题，如对材料进行酸碱改性或电催化氧化改性等方法。综合比较上述方法，本专利技术通过低温等离子体改性二氧化钛吸附剂的方法具有操作简单，改性耗时短，改性程度彻底，二次污染少等特点，十分具有应用和推广潜力。
[0025]本专利技术使用二氧化钛作为吸附剂载体具有如下特点：一是二氧化钛基吸附剂具有良好的热稳定性、化学稳定性及易分散性；其次，二氧化钛是两性物质，具有良好的表面酸碱性，在负载特定种类的金属后可以具有强碱性，有利于酸性气体H2S的脱除；而后，二氧化钛介电常数高，且电导率随放电时温度升高而迅速增加，具有节约电能的特点；最后，二氧化钛基吸附剂一般情况下具有密度较低，对有机体无毒无害，价廉易得，环境友好等特点。
[0026]本专利技术公开了以下技术效果：
[0027]本专利技术中低温等离子体改性方式与二氧化钛吸附剂有相互促进的作用，一是等离子体可以通过直接接触对材料表面进行改性，并且能够迅速使材料表面发生提高其吸附活性的改变，如其理化性质的改变、热点的形成、光子辐照激活和反应途径的变化等；二是二氧化钛对于介质阻挡(DBD)放电特性也具有良性影响，如添加的二氧化钛基介质的介电常数较大而利于放电击穿，同时有效促进了电荷传输从而起到节约电能和提高改性强度的作用。
[0028]本专利技术利用低温等离子体改性吸附剂，与传统的吸附剂改性方法相比，该方法的优点有：几乎无二次污染；低温等离子体放电空间内的活性粒子仅仅与材料表面进行接触，并通过能量传递或改变其表面分子量等方式进行改性；改性效率高，可以通过改变吸附剂负载金属或使用特定的改性气氛等方法而使材料表面选择性地引入一些功能性官能团；常温常压下可操作；选用的介质阻挡放电方法放电连续稳定，改性过程可操作性强、安全性
高。
[0029]本专利技术使用铜作为二氧化钛吸附剂的负载金属，原料价廉易得，制备过程条件温和，整体工艺较为简易，且制得的吸附剂对于H2S的脱除吸附有较为良好的效果。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术实施例1制备的低温等离子体改性二氧化钛吸附剂对H2S的脱除效果；
[0032]图2为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体改性二氧化钛吸附剂的制备方法，其特征在于，利用低温等离子体对负载金属铜的二氧化钛吸附剂进行改性，得到所述低温等离子体改性二氧化钛吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二氧化钛和硝酸铜于水中超声溶解，得到混合溶液A；(2)向所述混合溶液A中加入分散剂，超声，得到混合溶液B；(3)将所述混合溶液B蒸发去除溶剂后，干燥，得到负载金属铜的二氧化钛吸附剂；(4)将所述负载金属铜的二氧化钛吸附剂进行焙烧，压片、研磨；(5)将步骤(4)研磨后的吸附剂置于NH3‑
Ar氛围中进行低温等离子体改性，即得所述低温等离子体改性二氧化钛吸附剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硝酸铜中金属铜的质量为二氧化钛质量的3％
‑
10％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为柠檬酸，柠檬酸与...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜雍颀，李凯，杨薪玉，王驰，李原，高鹏，施磊，赵劼，
申请(专利权)人：江西省蔚蓝环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：