一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料及制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料及制备方法，属于环境治理技术领域，所述生物过滤填料由有机填料与无机填料组成，所述有机填料包括树皮、堆肥或秸秆，所述无机填料包括沸石、生物碳、陶粒或贝壳，其中，所述有机填料与所述无机填料的质量比例在(1

【技术实现步骤摘要】
一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料及制备方法


[0001]本专利技术涉及环境治理
，具体涉及一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料及制备方法。

技术介绍

[0002]恶臭与挥发性有机物(VOCs)污染是造成人们生活环境和空气质量恶化的主要原因之一。目前国内外有机废气VOCs及恶臭气体的治理技术不断地发展，其发展方向是对各种工艺技术进行优化和新材料(吸附材料、催化材料、过滤材料、生物净化菌种等)的开发与应用等，如吸附与催化分离工艺、吸附与冷凝回收分离工艺、吸附光催化技术、膜分离技术和离子液吸收技术等等。可处理的挥发性有机物主要包括脂肪烃(低级脂肪烃(汽油)、氯乙烷、氯甲烷)、芳香烃(苯、甲苯、二甲苯、氯苯)、含氧有机物(醇、醚、酮、醛)﹑含氮有机物(胺)﹑含硫有机物(硫醇、硫醚)等。可处理的还原性无机化合物主要包括硫化氢、氨、二硫化碳等。
[0003]目前，有机废气及恶臭气体处理主要有以下几种方法：(1)燃烧法：包括高温燃烧和催化燃烧。催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法已成为净化废气的有效手段，同时还能消除部分恶臭气味。(2)吸收法：即采用适当的吸收剂(如柴油、煤油、水等介质)在吸收塔内进行吸收，吸收到一定浓度后进行溶剂与吸收液的分离，溶剂回收，吸收液重新使用或另行处理，采用这种方法的关键是吸收剂的选择。由于溶剂与吸收剂的分离较为困难，因此其应用受到了一定的限制。(3)活性炭吸附：采用多孔活性炭或活性炭纤维吸附有机废气，饱和后用低压蒸汽再生，再生时排出溶剂废气，经冷凝、水分离后回收溶剂，适用于不连续的处理过程，特别对低浓度有机废气中的溶剂回收有很好的效果。(4)冷凝法：主要利用冷介质对高温有机废气蒸汽进行处理，可有效回收溶剂。处理效果的好坏与冷媒的温度有关，处理效率较其他方法相对较低，适用高浓度废气的处理。(5)紫外光降解法：光降解技术的作用机理主要是通过空气在光照下产生的羟基自由基，从而实现对废气中异味物质的降解。(6)生物净化法：气体中的挥发性有机物(VOCs)或异味物质经过传质过程(气液接触表面或通过膜)进入微生物悬液或生物膜中，在好氧条件下挥发性有机物或异味物质大部分被微生物降解为水和二氧化碳，小部分转化为剩余菌体。(7)低温等离子体法：通过高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子的化学能，使之分解为单质原子或无害分子，另外等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分VOCs或异味分子反应。
[0004]国内外的研究与应用成果表明：与其它技术相比，生物净化技术具有效率高、投资运行费用低、工艺运行维护方便、二次污染小等突出优点，尤其适用于大风量低浓度VOCs和恶臭气体处理。在处理低浓度的有机气体和臭气时，生物法的运行费用是燃烧法的1/20、吸附法的1/10、化学吸收法的1/15。
[0005]填料是生物过滤净化工艺的核心部分，是微生物附着和生长的载体、对污染物传
质和反应的效率具有关键性的影响。目前，常见的填料分天然有机填料和惰性无机填料两大类。天然有机填料一般容易压实、压降高等缺点，不利于处理系统的长期运行。而多数惰性无机填料例如人工填料存在不易挂膜、净化效率低等缺点。因此，开发新型的高效生物填料对于生物过滤技术的推广应用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料及制备方法。
[0007]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0008]一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，所述生物过滤填料由有机填料与无机填料组成，所述有机填料包括树皮、堆肥或秸秆，所述无机填料包括沸石、生物碳、陶粒或贝壳，其中，所述有机填料与所述无机填料的质量比例在(1
‑
18)：100。
[0009]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述生物过滤填料由秸秆、堆肥、贝壳和沸石组成，其质量比例为2：1：10：30。
[0010]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述生物过滤填料的碳氮比为100：(2
‑
10)。
[0011]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述生物过滤填料的堆积密度在400
‑
500kg/m3，孔隙率在50
‑
60％。
[0012]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述有机填料与所述无机填料的粒径在0.1
‑
3cm。
[0013]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述无机填料的表面涂覆有一层改性多孔微球，所述改性多孔微球为以二氧化硅包覆的碳纳米片改性磷化钌核壳微球。
[0014]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述改性多孔微球的制备方法包括以下步骤：
[0015]S1、分别称取植酸和氯化钌并溶解在去离子水中，充分搅拌混合后加入三聚氰胺，在80
‑
100℃下搅拌反应过夜，反应完成后蒸去溶剂得到均匀的粉末固体混合物，在保护气氛下，将所述粉末固体混合物升温至900℃并保温2h，冷却至室温后得到黑色粉末，依次以无水乙醇和去离子水洗涤，真空干燥过夜，粉磨，得到产物A；
[0016]S2、将引发剂、催化剂和硅烷偶联剂溶解在溶剂中并混合分散均匀，得到混合溶液，将所述产物A分散在所述混合溶液中，在常温下搅拌反应过夜，分离沉淀并以所述溶剂洗涤，得到产物B；
[0017]所述引发剂、催化剂和硅烷偶联剂在所述混合溶液中的质量浓度分别为(0.1
‑
1)g/mL、(0.1
‑
1)g/mL、(0.5
‑
2)g/mL，所述产物A在所述混合溶液中的分散比为(5
‑
10)g/100mL；
[0018]S3、将所述产物B与碳纳米片分散在苯乙烯乳液中，充分混合搅拌至均，再搅拌升温至80
‑
90℃，保温搅拌反应1
‑
2h，分离沉淀并依次以无水乙醇和去离子水洗涤，干燥后得到产物C；
[0019]其中，所述产物B与所述碳纳米片在所述苯乙烯乳液中的分散比分别为(5
‑
20)g/100mL、(2
‑
6)g/100mL；
[0020]S4、将超声条件下，将乙烯基三甲氧基硅烷溶解在去离子水中，得到质量浓度在5
‑
10wt％的透明溶液；将所述产物C分散在去离子水中，得到分散溶液，将所述透明溶液和所
述分散溶液混合，在搅拌条件下加入氨水溶液，继续搅拌反应5h，反应完成后离心分离沉淀，以无水乙醇洗涤后再在四氢呋喃中浸泡过夜，制得；
[0021]其中，所述产物C的分散比为(1
‑
10)g/100mL，所述透明溶液和所述分散溶液、所述氨水溶液的混合体积比例为(1
‑
4)：10：(1
‑
2)。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述生物过滤填料由有机填料与无机填料组成，所述有机填料包括树皮、堆肥或秸秆，所述无机填料包括沸石、生物碳、陶粒或贝壳，其中，所述有机填料与所述无机填料的质量比例在(1
‑
18)：100。2.根据权利要求1所述的一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述生物过滤填料由秸秆、堆肥、贝壳和沸石组成，其质量比例为2：1：10：30。3.根据权利要求1所述的一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述生物过滤填料的碳氮比为100：(2
‑
10)。4.根据权利要求1所述的一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述生物过滤填料的堆积密度在400
‑
500kg/m3，孔隙率在50
‑
60％。5.根据权利要求1所述的一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述有机填料与所述无机填料的粒径在0.1
‑
3cm。6.根据权利要求1所述的一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述无机填料的表面涂覆有一层改性多孔微球，所述改性多孔微球为以二氧化硅包覆的碳纳米片改性磷化钌核壳微球。7.根据权利要求6所述的一种用于VOCs及恶臭气体治理的生物过滤填料，其特征在于，所述改性多孔微球的制备方法包括以下步骤：S1、分别称取植酸和氯化钌并溶解在去离子水中，充分搅拌混合后加入三聚氰胺，在80
‑
100℃下搅拌反应过夜，反应完成后蒸去溶剂得到均匀的粉末固体混合物，在保护气氛下，将所述粉末固体混合物升温至900℃并保温2h，冷却至室温后得到黑色粉末，依次以无水乙醇和去离子水洗涤，真空干燥过夜，粉磨，得到产物A；S2、将引发剂、催化剂和硅烷偶联剂溶解在溶剂中并混合分散均匀，得到混合溶液，将所述产物A分散在所述混合溶液中，在常温下搅拌反应过夜，分离沉淀并以所述溶剂洗涤，得到产物B；所述引发剂、催化剂和硅烷偶联剂在所述混合溶液中的质量浓度分别为(0.1
‑
1)g/mL、(0.1
‑
1)g/mL、(0.5
‑
2)g/mL，所述产物A在所述混合溶液中的分散比为(5
‑
10)g/100mL；S3、将所述产物B与碳纳米片分散在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓素玲，吴芳，
申请(专利权)人：紫荆汇智环境科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：