一种鳞片状铜基吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种鳞片状铜基吸附剂及其制备方法和应用，涉及大气污染控制技术领域。本发明专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂，包括活性炭载体以及负载在所述活性炭载体表面的鳞片状氧化铜纳米片。本发明专利技术利用活性炭丰富的孔隙结构以及特殊的鳞片状氧化铜纳米片结构，能够实现在低温低氧条件下对PH3的高效稳定脱除，且PH3穿透容量较高。本发明专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂具有优异的吸附活性、吸附选择性和稳定性，可以用于各种系统中PH3的稳定高效脱除净化。的稳定高效脱除净化。的稳定高效脱除净化。

【技术实现步骤摘要】
一种鳞片状铜基吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及大气污染控制
，具体涉及一种鳞片状铜基吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]PH3是一种易燃易爆同时具有综合生物毒性的有毒有害气体，常常被作为灭鼠剂和杀虫剂。而且由于PH3的生物毒性，也会严重威胁人类健康和生态环境。人类接触PH3会导致一系列不同的非特异性症状，其特点是死亡率高。然而，PH3中毒的综合机制仍不清楚，目前尚未找到有效的解毒剂或治疗方法。黄磷生产排放尾气是PH3的主要排放源之一。沼气、垃圾填埋气、半导体光电工业尾气和密闭电石炉尾气也是PH3的直接来源。然而在过去二十年来，PH3排放问题在一些地区没有引起足够的重视，为了保障人类健康和保护环境，必须对尾气中的PH3进行有效脱除。
[0003]催化分解法尽管可以分解PH3获得H2和黄磷，但该方法存在一些限制因素，例如较高的工作温度(>420℃)和较低的空速，而且存在催化剂成本高，杂质易引起催化剂中毒等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种鳞片状铜基吸附剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂具有优异的吸附活性、吸附选择性和稳定性，可以用于在低温低氧条件下实现对各种系统中PH3的稳定高效脱除净化。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种鳞片状铜基吸附剂，包括活性炭载体以及负载在所述活性炭载体表面的鳞片状氧化铜纳米片。
[0007]优选地，所述活性炭载体包括煤质活性炭或生物质活性炭。
[0008]优选地，所述鳞片状氧化铜纳米片的负载量为1～60％。
[0009]优选地，所述鳞片状氧化铜纳米片的宽度为0.2～2μm，厚度为20～200nm。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述鳞片状铜基吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将活性炭、硝酸铜溶液和硝酸溶液混合，进行水热反应，得到吸附剂前驱体；
[0012]在保护气氛中，将所述吸附剂前驱体进行焙烧，得到鳞片状铜基吸附剂。
[0013]优选地，所述硝酸铜溶液中硝酸铜的质量为活性炭质量的1～5倍。
[0014]优选地，所述水热反应的温度为120～200℃；所述水热反应的时间为8～16h。
[0015]优选地，所述焙烧的温度为300～500℃；所述焙烧的时间为1～4h。
[0016]优选地，所述活性炭在混合前进行破碎和活化处理。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述鳞片状铜基吸附剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的鳞片状铜基吸附剂在低温低氧条件下吸附
‑
氧化脱除PH3中的应用；所述吸附
‑
氧化脱除PH3的温度≤100℃，氧含量为0～50000ppm。
[0018]本专利技术提供了一种鳞片状铜基吸附剂，包括活性炭载体以及负载在所述活性炭载体表面的鳞片状氧化铜纳米片。本专利技术利用活性炭丰富的孔隙结构以及特殊的鳞片状氧化铜纳米片结构，能够实现在低温低氧条件下对PH3的高效稳定脱除，且PH3穿透容量较高。实施例的实验结果显示，在氧含量为10000ppm、空速20000h
‑1、反应温度为90℃条件下，本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂对PH3维持在97％以上的去除效率时长高达360min，磷容高达181mg(PH3)/g(吸附剂)，说明本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂在低温低氧条件下对PH3的脱除效率高、穿透时间长、磷容大。
[0019]本专利技术还提供了所述鳞片状铜基吸附剂的制备方法，本专利技术以活性炭作为载体，通过在水热过程中添加硝酸铜溶液和硝酸溶液，使得碱式碳酸铜以鳞片状纳米片的形态规则生长于活性炭载体表面，通过焙烧使碱式碳酸铜纳米片转化为氧化铜纳米片，最终得到鳞片状铜基吸附剂。本专利技术提供的制备方法操作简单，原料丰富、来源广泛、成本低廉，易实现工业化应用，具有较好的应用前景。与传统浸渍法制备的吸附剂相比，活性组分CuO在活性炭载体表面以鳞片状纳米片规则生长，呈现三维结构，能够使活性组分CuO暴露更加充分，更加有利于对PH3的吸附。
附图说明
[0020]图1为实施例1制备的鳞片状铜基吸附剂与对比例1制备的铜基吸附剂的微观形貌对比图；
[0021]图2为实施例1中制备的鳞片状铜基吸附剂与对比例1制备的铜基吸附剂的XRD对比图；
[0022]图3为实施例1中制备的鳞片状铜基吸附剂与对比例1制备的铜基吸附剂对PH3的去除效果对比图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种鳞片状铜基吸附剂，包括活性炭载体以及负载在所述活性炭载体表面的鳞片状氧化铜纳米片。
[0024]本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂包括活性炭载体。在本专利技术中，所述活性炭载体优选包括煤质活性炭或生物质活性炭。在本专利技术中，所述生物质活性炭的来源优选包括木头、秸秆、核桃壳、椰壳和污泥中的一种或多少。在本专利技术中，所述活性炭载体的比表面积优选为200～1000m2/g；孔容优选为0.2～0.8cm3/g；平均孔径优选为1～6nm。
[0025]本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂包括负载在所述活性炭载体表面的鳞片状氧化铜纳米片。在本专利技术中，所述鳞片状氧化铜纳米片的负载量优选为1～60wt％，更优选为35～45wt％。在本专利技术中，所述鳞片状氧化铜纳米片的负载量指的是鳞片状氧化铜纳米片相对于活性炭载体的质量分数。在本专利技术的具体实施中，所述鳞片状氧化铜纳米片的宽度为0.2～2μm，厚度为20～200nm。在本专利技术中，所述鳞片状氧化铜纳米片的片层紧密排列。
[0026]本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂具有较大的比表面积，较高的高氧空穴丰度以及较强的氧化性，因此具有超强的PH3吸附性能。本专利技术提供的鳞片状铜基吸附剂对PH3维持在97％的去除效率时长为360min，磷容为181mg(PH3)/g(吸附剂)。
[0027]本专利技术还提供了上述技术方案所述鳞片状铜基吸附剂的制备方法，包括以下步
骤：
[0028]将活性炭、硝酸铜溶液和硝酸溶液混合，进行水热反应，得到吸附剂前驱体；
[0029]在保护气氛中，将所述吸附剂前驱体进行焙烧，得到鳞片状铜基吸附剂。
[0030]本专利技术将活性炭、硝酸铜溶液和硝酸溶液混合，进行水热反应，得到吸附剂前驱体。在本专利技术中，所述活性炭在混合前优选进行破碎和活化处理。
[0031]本专利技术对所述破碎的具体方法没有特殊要求，本领域常规的破碎方法均可。本专利技术优选在所述破碎后，进行筛分。在本专利技术中，所述活性炭的粒径优选为20～40目。
[0032]在本专利技术中，所述活化处理优选包括依次进行的酸浸、水洗和干燥。在本专利技术中，所述酸浸采用的酸溶液优选为硝酸溶液；所述硝酸溶液的浓度优选为40vol％；所述酸浸的方法优选包括：将原始活性炭置于酸溶液中浸渍，先静置再超声处理。在本专利技术中，所述静置的时间优选为12h；所述超声处理的时间优选为30min。本专利技术通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鳞片状铜基吸附剂，包括活性炭载体以及负载在所述活性炭载体表面的鳞片状氧化铜纳米片。2.根据权利要求1所述的鳞片状铜基吸附剂，其特征在于，所述活性炭载体包括煤质活性炭或生物质活性炭。3.根据权利要求1所述的鳞片状铜基吸附剂，其特征在于，所述鳞片状氧化铜纳米片的负载量为1～60wt％。4.根据权利要求1或3所述的鳞片状铜基吸附剂，其特征在于，所述鳞片状氧化铜纳米片的宽度为0.2～2μm，厚度为20～200nm。5.权利要求1～4任一项所述鳞片状铜基吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将活性炭、硝酸铜溶液和硝酸溶液混合，进行水热反应，得到吸附剂前驱体；在保护气氛中，将所述吸附剂前驱体进行焙烧，得到鳞片状铜基吸附剂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，冯嘉予，王飞，宁平，孙鑫，王驰，马懿星，杨薪玉，
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：