一种活性炭脱油脱萘剂及其制备方法技术

本申请涉及化工废气处理技术领域，具体公开了一种活性炭脱油脱萘剂及其制备方法。一种活性炭脱油脱萘剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将碳素、粉煤灰、焦煤油、硅藻土、纤维素、氯化钙、黏土、蒙脱土、氧化锌、活化剂、界面剂、水混合均匀制得中间料；所述界面剂由六氯环三磷腈、有机酸铁、磷酸盐组成；S2：将中间料经过干燥、炭化、活化后制得颗粒料；S3：将改性剂、溶剂混合均匀制得改性液，然后将颗粒料置于改性液内浸泡3

【技术实现步骤摘要】
一种活性炭脱油脱萘剂及其制备方法


[0001]本申请涉及化工废气处理
，更具体地说，它涉及一种活性炭脱油脱萘剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着煤化工、石油行业的不断发展，在生产过程中会产生大量的有毒有害废气，如煤制气、天然气、焦炉煤气等工艺气生产过程中产生的硫化氢、萘、苯、油类物质、不饱和烃类物质，这些有害物质不仅对环境和人体产生巨大危害，而且萘、油类物质常温下容易发生结晶、粘附，非常容易堵塞设备及管道，因此是脱除的重点。
[0003]目前，对于萘、油类物质等杂质的脱除工艺有两种：湿法脱除和干法脱除。湿法脱除主要是用溶剂进行清洗吸收，但是随着溶解作用的进行，溶剂内的萘、油类物质会逐渐达到饱和状态，需要更换，再加上后期溶剂回收困难，操作费用高，湿法脱除逐渐被淘汰。干法脱除是利用活性炭的高吸附性能对萘、油类物质等杂质进行吸附，以达到脱除目的。
[0004]对于干法脱除工艺，采用活性炭对萘、油类物质进行吸附时，受限于内部孔道结构和界面性质，使得活性炭内部孔道表面的吸附状态通常为单层吸附或非均匀分布吸附，导致活性炭整体上的饱和吸附量不高，因此如何提高活性炭的饱和吸附量是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了提升活性炭吸附剂的饱和吸附量，本申请提供一种活性炭脱油脱萘剂及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种活性炭脱油脱萘剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种活性炭脱油脱萘剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将碳素75
‑
90份、粉煤灰15
‑
20份、焦煤油10
‑
15份、硅藻土10
‑
15份、纤维素10
‑
15份、氯化钙8
‑
12份、黏土5
‑
7份、蒙脱土5
‑
10份、氧化锌5
‑
10份、活化剂2
‑
5份、界面剂7
‑
12份、水25
‑
30份混合均匀制得中间料；所述界面剂由六氯环三磷腈、有机酸铁、磷酸盐按质量比(10
‑
18):(7
‑
15):(3
‑
6)组成；S2：将中间料经过干燥、炭化、活化后制得颗粒料；S3：将改性剂、溶剂混合均匀制得改性液，然后将颗粒料置于改性液内浸泡3
‑
5h，干燥后即得；所述改性剂由超支化聚酯、多糖按质量比(2
‑
3.5):(5
‑
8)组成。
[0007]通过采用上述技术方案，选用碳素复配粉煤灰、焦煤油、硅藻土、纤维素、氯化钙、黏土、蒙脱土、氧化锌、水混合制得中间料，然后经过干燥、高温炭化处理，与活化剂和水蒸气反应完成活化过程。并且，其中的有机组分在高温环境下发生分解，产生的气体能够形成丰富的孔隙结构以及巨大的比表面积。
[0008]有机组分在高温条件下进行分解时，分解的速度和状态非常难以控制，容易出现分解失控的现象，导致高温气态物质产生的孔隙结构不均匀，孔径分布较宽，整体的吸附性
能变差。针对这个缺陷，本申请中加入界面剂加以克服，六氯环三磷腈分子结构中含有磷氮环，利用N
‑
P共轭效应能够在合理范围内调节有机组分的分解状态，同时磷酸盐和有机酸铁可以包覆在六氯环三磷腈与有机组分之外形成致密的凝聚层，减少失控分解的现象，使得有机组分可以平稳、有序的进行气态分解，形成均匀细密的微孔隙结构。
[0009]另外，随着时间的推移，高温烧结的不断进行，有机酸铁、六氯环三磷腈自身也会后于有机组分发生分解，由于此时孔隙结构的基本结构已经形成，有机组分形成的气态物质可以在孔隙结构内进行冲击，对孔隙内壁出现的熔滴刺、不规则封闭层进行规整，进一步提高孔径均匀度，最终获得孔径分布较窄的颗粒材，提升了对萘、油类物质的吸附饱和度。
[0010]并且，为了克服萘、油类物质化合物极性弱导致容易脱附、解离的问题，本申请将制得的颗粒料经过改性液浸泡处理后，超支化聚酯和多糖分子能够结合在颗粒料孔道内壁表面，一方面改善孔道内壁表面的亲水性，提升对萘、油类物质分子的吸附能力。另一方面超支化聚酯和多糖分子具有多层网状结构的大分子，分子内含有丰富的糖链，能够在孔道内壁表面形成类凝胶网络结构并提供多个吸附作用位点，通过范德华力、氢键、静电作用力等相互作用促进萘、油类物质在孔道内壁表面形成多层吸附，进一步提升了对萘、油类物质的吸附饱和度。
[0011]优选的，所述有机酸铁为乙酸铁、柠檬酸铁、苹果酸铁、酒石酸铁中的至少一种。
[0012]通过采用上述技术方案，优化和调整有机酸铁的阴离子种类，改善凝聚层的界面状态，对分解过程施加更加微细的调节作用，进一步改善颗粒料内部的孔隙结构状态。
[0013]优选的，所述有机酸铁由柠檬酸铁、酒石酸铁按摩尔比1:(0.28
‑
0.35)组成。
[0014]通过采用上述技术方案，乙酸的分子尺寸较小，反应活性较高，容易发生提前大量分解。柠檬酸铁、苹果酸铁、酒石酸铁的分子空间位阻较大，在凝聚层内的分散稳定性更好，但反应速率较慢，优化和调整有机酸铁的种类组成，平衡有机酸铁的稳定性和反应活性，进而获得更佳的分解产气状态。
[0015]优选的，所述磷酸盐为磷酸锆、磷酸锌、磷酸钙中的至少一种。
[0016]通过采用上述技术方案，优化和调整磷酸盐的种类组成，平衡磷酸盐的包覆性，进一步改善凝聚层的气体释放速率，提高孔隙结构的均匀性。
[0017]优选的，所述步骤S3中，改性液中改性剂的质量分数为10
‑
20%。
[0018]通过采用上述技术方案，调整改性液中改性剂的质量分数，继而控制超支化聚酯和多糖在孔道表面的结合附着量，降低不规则吸附的几率，使得萘、油性物质在孔道内壁表面的吸附层更加均匀，以减少出现脱附的情况发生。
[0019]优选的，所述多糖为肽聚糖、透明质酸、果胶中的至少一种。
[0020]通过采用上述技术方案，优化和筛选多糖的种类组成，改善类凝胶网络结构的物理化学交联状态，使得萘、油类物质达到较佳的吸附状态，进一步抑制孔道内无温变状态下的萘、油类物质的离析、扩散以及脱附现象，能够在孔道内形成更为均匀、稳定、高饱和的吸附。
[0021]优选的，所述界面剂与碳素的质量比为(0.125
‑
0.16):1 。
[0022]通过采用上述技术方案，优化和调整界面剂与碳素的质量比组成，平衡界面剂高温炭化过程中的调节作用与成孔反应过程的实际速率，在不影响产品性能的同时获得较窄的孔径分布，获得更高的饱和吸附量。
[0023]优选的，所述步骤S2中，所述炭化是先升温至150
‑
200℃保温10
‑
15min，然后以20
‑
35℃/min的升温速率升高至850
‑
1000℃进行炭化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性炭脱油脱萘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将碳素75
‑
90份、粉煤灰15
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20份、焦煤油10
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15份、硅藻土10
‑
15份、纤维素10
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15份、氯化钙8
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12份、黏土5
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7份、蒙脱土5
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10份、氧化锌5
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10份、活化剂2
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5份、界面剂7
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12份、水25
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30份混合均匀制得中间料；所述界面剂由六氯环三磷腈、有机酸铁、磷酸盐按质量比(10
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18):(7
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15):(3
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6)组成；S2：将中间料经过干燥、炭化、活化后制得颗粒料；S3：将改性剂、溶剂混合均匀制得改性液，然后将颗粒料置于改性液内浸泡3
‑
5h，干燥后即得；所述改性剂由超支化聚酯、多糖按质量比(2
‑
3.5):(5
‑
8)组成。2.根据权利要求1所述的一种活性炭脱油脱萘剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸铁为乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保宪，刘松山，
申请(专利权)人：河南省同兴化工有限公司，
类型：发明
国别省市：