【技术实现步骤摘要】
本申请涉及挥发性有机污染物处理，更具体地说，它涉及一种活性炭/膨胀石墨复合材料制备及其挥发性有机物的吸附应用。
技术介绍
1、随着石油化工、印刷、涂料生产、表面涂装等工序中使用大量的有机类溶剂，导致生产过程中排放的挥发性有机物造成严重的大气污染。挥发性有机物，简称vocs，已成为中国及全球主要大气污染物之一。vocs是一种较强危害作用的刺激性气体，有致突变、致癌变和致畸变效应，对人体器官的生理功能有显著负面影响；vocs具有较高的化学活性，光照下会参与光化学反应，形成光化学烟雾，进而加剧环境空气质量的恶化。因此，实施挥发性有机污染物的治理，对于改善环境空气质量，保障生态环境和人体健康，意义重大。目前用于挥发性有机污染物治理的技术主要有蓄热燃烧法、催化燃烧法、生物降解法、光催化降解法、uv光氧催化、等离子体矿化分解、冷凝法、吸附法和膜分离技术等。在上述所在技术中，与其他技术相比较，吸附法具有vocs处置效率高、操作简单、吸附剂可重复利用、运行能量消耗低等优点，其适用于中、低浓度vocs吸附处置，因而是一种有效、经济、被广泛应用的挥发性有机物处理技术。
2、vocs吸附处置所用最为广泛的吸附剂是颗粒状、蜂窝状和纤维状活性炭，其具有较为发达的孔状结构和较大的比表面积，借助颗粒表面和微孔内众多活性点位实现对有机污染物分子的吸附捕集，继而实现vocs的高效处理。vocs吸附处置过程中，活性炭吸附饱和后需要进行脱附再生，活性炭再生技术有生物降解再生、催化氧化再生法、溶剂再生法、电化学再生法和加热再生，其中加热再生的工程应用最为广
3、专利cn109985601a文稿中，申请人应用磷掺杂碳化氮和活性炭纤维为主要物料，提出了一种用于挥发性有机物吸附的活性炭纤维吸附剂及其制备方法，经由含磷前驱体和含氮前驱体溶液浸渍和烘干处理，在活性炭纤维表面负载活性较高的磷掺杂碳化氮涂层，提高了活性炭纤维对醛、酮类挥发性有机物的吸脱附效率，并且改善了吸附剂的循环吸附性能，该专利技术所制活性炭纤维吸附剂对高浓度酮类有机物时有较高的吸附容量，但对低浓度有机物的吸附容量较低，且该专利技术未明确和说明吸附剂再生利用性能和过程，其工程应用处置效能尚需探究。
4、传统活性炭类吸附材料加热再生过程中，高温灼烧会导致大量碳损失，致使吸附剂表面含氧官能基团含量降低，同时有机物碳化残留物会导致孔体积减小、微孔传输通道受阻等情况，继而使活性炭加热再生后的吸附效能下降。与活性炭相比较，膨胀石墨和石墨烯类功能碳材料也能有效实现vocs的吸附处置，其再生可通过微波辐照得以实现，该过程耗能小、简易便捷。
5、专利文稿cn104874354a中，申请人首先将石墨烯薄膜在无机溶液中浸泡，再经由铋锌金属表面负载、有机溶液浸泡和高温处理等工序处理后，制得了高吸附容量、高处理效率的石墨烯薄膜，其可用于高毒性、低浓度、流动性强的有机废气处理，但该石墨烯薄膜表面吸附活性点位少、微波辐照再生困难。专利cn109876773b提及了一种膨胀石墨吸附挥发性有机物及其废弃物资源化处置方法，首先对膨胀石墨进行水洗和浸渍处理，制得了表面浸涂氢氧化铝-粘土-硅藻土的膨胀石墨，实现了vocs吸附处置和吸附饱和后的微波辐照再生；待吸附剂废弃后，废弃吸附剂中的膨胀石墨先后经臭氧氧化、改良hummer化学氧化和化学还原等处理，可依次制得石墨烯纳米片、氧化石墨和石墨烯功能材料，实现了废弃物的资源化利用，从源头上减少了危险废物的产生。但膨胀石墨类吸附材料的vocs吸附处置效能与工程应用尚有差距。基于此，充分彰显活性炭vocs优异吸附性能和膨胀石墨优良的微波辐照再生利用性能，制备成本低廉、vocs吸附性能优良、饱和脱附过程简易便捷的新型吸附剂是推进工业企业挥发性有机物污染治理的重要举措。
技术实现思路
1、本公开提供了一种活性炭/膨胀石墨复合材料制备及其挥发性有机物的吸附应用，制备的活性炭/膨胀石墨复合吸附材料，不仅保留了活性炭优异的vocs吸附性能，而且充分发挥了膨胀石墨的微波辐照产热特性，实现了复合材料室温下微波辐照的致热再生，降低了活性炭吸附材料的热脱附再生成本，有效解决了活性炭类材料vocs饱和吸附后热再生成本高的工程难题。
2、第一方面，本公开提供一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)通过水洗和酸液浸渍预处理活性炭和膨胀石墨两种粉末，备用；
4、(2)配制磷酸-氢氧化铝-壳聚糖胶状溶液用作粘结剂，制作复合材料微球；
5、(3)活性炭和膨胀石墨在磷酸-氢氧化铝-壳聚糖胶状溶液中浸渍处理，得到含有两种粉末的胶状物，经由湿法制球、烘干工序，制得活性炭/膨胀石墨复合材料。
6、优选的，所述步骤(1)中，所述膨胀石墨的制备方法，包括以下步骤：
7、a1：应用电化学阳极氧化插层工序制备所述膨胀石墨，所用主要设备为直流稳压电源、用作电解液池的250ml烧杯、功率为500w的微波炉；
8、a2：所述膨胀石墨制备所用的电化学反应器由直流稳压电源、电解池、天然石墨鳞片和不锈钢条组成的复合阳极、环状铜网阴极；
9、a3：天然鳞片石墨进行电化学插层和微波膨化处理。
10、优选的，所述步骤a1中，所述膨胀石墨制备所用主要材料有天然鳞片石墨、硝酸钠、冰醋酸、规格为20cm×1cm×0.3cm不锈钢阳极条、铜网弯折成长度为20cm、宽度为8cm的环状铜网阴极。
11、优选的，所述步骤a2中，所述复合阳极的处理为：在1.5cm×6cm的布袋装满天然石墨鳞片，然后将1根不锈钢条插入其中并使得天然石墨鳞片均匀分布在不锈钢电极周围，所述环状阴极铜网在阳极四周环绕方式布设。
12、优选的，所述步骤a3中，所述天然鳞片石墨进行电化学插层和微波膨化处理的具体方法，包括以下步骤：
13、b1：配制浓度为45-50g/l的硝酸钠溶液，向所述硝酸钠溶液中加入100-120ml食用醋精，将其充分搅拌均匀，即配制了硝酸钠-醋精水溶液；
14、b2：将体积为125ml的所述硝酸钠-醋精水溶液加入到用作电解液池的250ml烧杯中，开启直流稳压电源开关，控制反应电流和反应时间分别为1-1.5a和1-2h，室温下进行鳞片石墨的电化学插层反应；
15、b3：所述鳞片石墨电化学插层反应结束后关闭电源，首先取出所述复合阳极，将盛有鳞片石墨布袋的超声处理3min，之后对其充分水洗，除去表面残留的硝酸钠和醋精等物质，待洗涤水为中性时将插层后的鳞片石墨从袋中取出，并放入烘箱烘干，烘干温度为80℃、时间为5-8h，即制得了膨胀石墨；
16、b4：将0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述膨胀石墨的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A1中，所述膨胀石墨制备所用主要材料有天然鳞片石墨、硝酸钠、冰醋酸、规格为20cm×1cm×0.3cm不锈钢阳极条、铜网弯折成长度为20cm、宽度为8cm的环状铜网阴极。
4.根据权利要求2所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A2中，所述复合阳极的处理为：在1.5cm×6cm的布袋装满天然石墨鳞片，然后将1根不锈钢条插入其中并使得天然石墨鳞片均匀分布在不锈钢电极周围，所述环状阴极铜网在阳极四周环绕方式布设。
5.根据权利要求2所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A3中，所述天然鳞片石墨进行电化学插层和微波膨化处理的具体方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述一种活性炭/膨胀石墨复合
7.根据权利要求1所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述湿法制球的磷酸-氢氧化铝粉末-壳聚糖胶状溶液的制备方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述胶状溶液对所述活性炭和所述膨胀石墨两种粉末进行充分浸渍，并用所述混合胶状物经由湿法制球，烘干处理后制得球状的活性炭/膨胀石墨复合材料，所述活性炭、所述膨胀石墨、所述磷酸-氢氧化铝粉末-壳聚糖胶状溶液用量关系为1-3g：1-3g：2-5mL；
9.根据权利要求1-8所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的应用，其特征在于，所述活性炭/膨胀石墨复合吸附材料用于挥发性有机物的吸附处置，应用方法具体包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的应用，其特征在于，所述活性炭/膨胀石墨复合吸附材料废弃后用于甲基橙废水吸附处置，具体过程包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述膨胀石墨的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a1中，所述膨胀石墨制备所用主要材料有天然鳞片石墨、硝酸钠、冰醋酸、规格为20cm×1cm×0.3cm不锈钢阳极条、铜网弯折成长度为20cm、宽度为8cm的环状铜网阴极。
4.根据权利要求2所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a2中，所述复合阳极的处理为：在1.5cm×6cm的布袋装满天然石墨鳞片，然后将1根不锈钢条插入其中并使得天然石墨鳞片均匀分布在不锈钢电极周围，所述环状阴极铜网在阳极四周环绕方式布设。
5.根据权利要求2所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a3中，所述天然鳞片石墨进行电化学插层和微波膨化处理的具体方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述一种活性炭/膨胀石墨复合材料的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋来洲，张春青，杨明，王秀丽，孙滢，翟明宇，武鑫，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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