【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及活性炭的，具体而言，涉及甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法。
技术介绍
1、在污水厌氧处理、污泥浓缩与消化、以及垃圾处置过程中，有大量的恶臭物质和挥发性有机物产生，其组分主要是硫化氢、氨、甲烷、硫醇、挥发性有机酸等。目前，生物法主要是去除恶臭气体中的氨、硫化氢和挥发性有机酸等污染物质，对甲烷的去除效果甚微。恶臭气体中的甲烷浓度通常不高，作为能源回收利用在经济上不合算，但若直接排放则有重大的安全隐患，因为甲烷浓度在5%～15%之间极易发生爆炸。并且，甲烷属温室气体，其温室效应是二氧化碳的26倍，对甲烷进行处理显得日益重要。
2、吸附法是常用的甲烷净化方法。活性炭是一种优良的吸附剂，但市面上的活性炭的甲烷吸附率一般在10%左右，不能满足实际工程需求。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法，以解决现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了甲烷吸附用活性炭的制备方法，技术方案如下：
3、甲烷吸附用活性炭的制备方法，包括以下步骤：
4、将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；
5、对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；
6、将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；
7、对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭。
8、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
9、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、n,n-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
10、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/l，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
11、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
12、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：第一浸渍体在600～800℃下焙烧1～2小时后得到改性活性炭。
13、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5～1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1～0.2。
14、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：改性活性炭在第二溶液中浸渍5～10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
15、作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：第二浸渍体在200～300℃下焙烧1～2小时后得到甲烷吸附用活性炭。
16、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了甲烷吸附用活性炭的制备方法，技术方案如下：
17、甲烷净化方法，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
18、本专利技术的甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法具有以下优点：
19、首先，本专利技术的甲烷吸附用活性炭的制备方法通过在活性炭上掺氮，成功引入含氮基团如氨基、胺类基团、酰胺类基团、氮杂环基团中的一种或多种，这些含氮基团具有电负性，使得活性炭具有优异的电子导电性，有助于甲烷吸附；并且，引入的氮原子可以改变氮掺杂位点处碳材料的电子结构，引起局部电荷积累和局域电子态密度的变化，有效促进电子转移反应，加速甲烷分子的吸附。
20、当采用碱性的氮源时，氮源可以在活性炭表面蚀刻去除杂质并生成孔隙，可以避免这些杂质影响甲烷的吸附并显著提升活性炭的微孔体积，进而提升甲烷的吸附位点数量，从而提升甲烷吸附率。当无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水等弱碱时，残留在活性炭表面的无机氮源可以在热处理过程中分解造孔，可以在提升微孔体积的同时增加合适数量的介孔和大孔，进一步提升孔隙的发达程度，有利于甲烷通过介孔和大孔向微孔扩散，从而增加了对甲烷的吸附能力。当有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、n,n-二异丙基乙胺、三乙烯二胺等弱碱时，造孔反应强度适宜，可以使较小孔径的微孔增大为较大孔径的微孔，从而增加透气性，提升甲烷的扩散效果。
21、通过对第一浸渍体进行热处理，使得含氮基团与活性炭碳基强力结合，再生后可以较大限度恢复吸附容量，可以长时间再生使用，从而可以显著降低甲烷净化成本。同时，热处理可以使部分微孔转化为介孔，不仅有利于甲烷通过介孔和大孔向微孔扩散，增加了对甲烷的吸附能力，而且有利于后续金属离子的扩散吸附。
22、其次，本专利技术进一步在含氮基团改性的活性炭的表面引入铜和/或锰的氧化物，一方面可以丰富材料的孔道，增强甲烷吸附能力，另一方面由于金属氧化物与甲烷类气体具有络合作用，可以增强对甲烷的化学吸附作用。当同时引入铜和锰的氧化物时，多组份的金属氧化物之间会发生协同作用，可以进一步增强对甲烷的化学吸附能力。利用氮物种与金属氧化物之间的相互作用，在经过掺氮处理的改性活性炭上引入金属氧化物，可有效提高铜锰氧化物活性物种的分散性和稳定性，进而进一步提高对甲烷的吸附能力。
23、由此可见，本专利技术的甲烷吸附用活性炭的制备方法的工艺简单，原料成本低，易于控制，所得甲烷吸附用活性炭不仅具有含氮基团和金属氧化物，而且比表面积、微孔体积和总孔体积高，还具有适宜数量的介孔和大孔，兼具优异的物理吸附和化学吸附作用，对甲烷具有优异的吸附效果，使用寿命长，甲烷净化成本低，有效解决了现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题，具有极强的实用性。
24、下面结合附图和具体实施方式对本说明书提供的专利技术创造的实施例做进一步的说明。本说明书提供的专利技术创造的实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本说明书提供的专利技术创造的实施例的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
3.如权利要求2所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
4.如权利要求3所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
5.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
6.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：第一浸渍体在600～800℃下焙烧1～2小时后得到改性活性炭。
7.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：
8.如权利要求7所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：改性活性炭在第二溶液中浸渍5～10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
9.如权利要求7所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：第二浸渍体在200～300℃下焙烧1～2小时后得到甲烷吸附用活性炭。
10.甲烷净化方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
...【技术特征摘要】
1.甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
3.如权利要求2所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、n,n-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
4.如权利要求3所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/l，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
5.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄昆明，李新，郭垚兵，张怀民，李江荣，
申请(专利权)人：成都达奇科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。