一种有机废气吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种有机废气吸附剂及其制备方法和应用，将污泥进行干燥破碎后取粒径０．０１～３ｍｍ的干污泥与活化药剂Ａ按照固液比为１∶２～５混合，在恒温振荡器加热，同时浸渍、搅拌，过滤后干燥；然后放入管式高温电炉中，在惰性气体氮气氛围保护下进行热解、炭化，取出后在室温下冷却即可得到热解产物；将热解产物依次用蒸馏水、活化药剂Ｂ、１０～１８％盐酸、蒸馏水漂洗至中性，然后干燥，即制得有机废气吸附剂。利用本发明专利技术制备有机废气吸附剂具有明显的亲油疏水性，适合治理有机废气，原料来源方便、成本低廉等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于大气污染控制技术和城市污水处理厂污泥处理技术，特别涉及一种有机废气吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着有机合成工业、石油化学工业、材料加工和喷烤漆等行业的迅速发展，进入大气中的有机化合物越来越多。例如苯类、酚类、多环芳烃、有机硫化物、有机氯化物等挥发性有机物以及恶臭等物质，不仅对人体感官有刺激作用，而且不少物质还具有一定毒性会产生“三致”效应，严重危害周围环境和人民的健康；扩散到大气中有的对人体的神经及造血系统造成极大的危害，甚至有的在太阳光紫外线的作用下与NOx发生光化学反应而产生光化学烟雾。因此，对这类污染物的控制越来越受到人们的重视。迄今为止，控制挥发有机污染物的技术多达十余种，在治理有机污染物方面起到了较好的效果，但很多治理设施未起到应有的作用，其主要原因是目前能在工程上能应用的有机废气处理的几种方法，如燃烧法/催化燃烧法、生物法、吸收法、吸附法及它们的组合等在工艺技术综合起来都有不完善之处。燃烧法/催化燃烧法适用于高浓度有机废气，且催化剂易中毒而失效；生物法适用于低浓度有机废气，处理效率低且适宜菌种的选择培养及生物固化上有待进一步研究；吸收法适用范围广，但产生的废液难以处理而产生二次污染。其中工业应用的以活性炭吸附技术最为普通，对改善大气环境质量起到了积极的作用。由于活性炭成本高，再生困难，吸附剂更换昂贵。目前很多工业有机废气治理措施难以有效地发挥作用。因此，有必要开发成本低廉的有机废气吸附剂。城市污水厂污泥的处理是我国目前面临的又一个环境问题，其重要性迅速突现。随着城市化进程的加快，城镇污水处理厂的数量不断增加，污泥的产生量越来越大。目前污泥的最终处置主要有填埋、焚烧、土地利用、建材利用等资源化技术。由于土地和能源的缺乏及单一处置方式的局限性，开辟新的污泥处置途径已迫在眉睫。城市污水处理厂脱水污泥是一种富含有机物的碳质材料，一般有机物含量可达40～80％(干重)，在一定条件下通过热解使挥发性固体挥发，在固相表面形成孔径，得到高效、廉价的吸附剂。同时由于污泥含有一定量的各种重金属，所制得的吸附剂具有多重吸附功效，包括物理吸附、化学吸附和催化氧化等。利用城市污水处理厂固体废弃物污泥为原料，采用脱水、热解炭化等方法制得一种对有机废气降解有吸附催化作用，价格低廉及性能优越的吸附剂，不仅解决目前工业有机废气治理存在的问题，为推动其有效的治理创造条件，而且为城市污水处理厂污泥的处置开拓一个新的途径，以废制废、实现资源与环境的组合优化，具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足，本专利技术的首要目的是提供一种有机废气吸附剂，该吸附剂吸附效率为对三苯废气大于85％，对醋酸丁酯、丁酮大于80％；且该吸附剂原料为城市污水处理厂污泥，成本比现有的活性炭降低40％左右，对于减少和减轻大气中挥发性有机物污染和光化学烟雾的危害有着重要意义。本专利技术可降低工业废气中的挥发性有机物污染的危害，同时还为处理污泥固体废弃物开辟一条新途径。本专利技术的另一目的在于提供上述有机废气吸附剂的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述有机废气吸附剂的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现一种有机废气吸附剂的制备方法，包括如下步骤a、将污泥干燥，使污泥含水率降至5～15％(质量分数)，得到干污泥。b、将干污泥破碎，取粒径0.01～3mm的干污泥与活化药剂A按照固液比为1∶2～5混合，在75～90℃恒温振荡器加热1～5小时，同时浸渍、搅拌，过滤后干燥(滤液可回收利用)；所述活化药剂A包括15～50％(质量分数，溶剂为蒸馏水，下同)氯化锌溶液、20～40％磷酸溶液、30～50％硫酸、20～40％氢氧化钾、30～45％氯化钙、或者他们的组合。c、然后放入管式高温电炉中，加热速率控制在10～30℃/min，在惰性气体氮气氛围保护下进行热解、炭化，温度为360～780℃，活化时间为0.5～5.0h；取出后在室温下冷却即可得到热解产物。d、将热解产物依次用蒸馏水、活化药剂B、10～18％盐酸、蒸馏水漂洗至中性，然后干燥，即制得有机废气吸附剂；所述活化药剂B为3～5％高锰酸钾或5～10％氢氧化钠。特别优选，活化药剂A为40％ZnCl2和35％H2SO4、35％CaCl2、40％ZnCl2、40％H3PO4或者35％KOH。所述40％ZnCl2和35％H2SO4的体积比为2∶1。一种有机废气吸附剂就是通过上述方法制备而成的。上述有机废气吸附剂在处理有机废气中的应用。利用上述有机废气吸附剂处理有机废气的方法将粒径为0.01～0.88mm的有机废气吸附剂制成炭层厚度为800～1200mm的吸附床；有机废气经集气罩收集后，由风机增压送至吸附床，在吸附床内完成气固两相接触，经净化后的气体排向大气。有机废气吸附剂可按要求设计再生或处理处置。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果利用本专利技术制备有机废气吸附剂具有明显的亲油疏水性，适合治理有机废气，原料来源方便、成本低廉等优势，具有极高的应用价值和市场推广潜力。使用这种污泥吸附剂处理挥发性有机物具有如下优点(1)对有机废气具有物理吸附、化学吸收、催化氧化等多重协调作用，吸附效率高，且吸附容量大，其中对苯、甲苯、二甲苯的吸附效率85％以上，对含醋酸丁酯，丁酮废气吸附效率大于80％；(2)原料为城市污水处理厂的污泥，具有来源方便、成本低廉，比现有固硫剂成本降低40％。(3)为城市污水处理厂污泥的处置开拓一个新途径，以废治废、实现资源与环境的组合优化；(4)对现有的活性炭吸附设备，换用本产品后，效果明显提高，且无需大的设备改造，初期投资少，操作费用低。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一一种有机废气吸附剂的制备方法，包括如下步骤a、将污泥进行干燥，使污泥含水率降至5％(质量分数)，得到干污泥。b、将干污泥破碎，取粒径0.01～1mm的干污泥与活化药剂A40％ZnCl2(质量分数，溶剂为蒸馏水，下同)和35％H2SO4(ZnCl2和H2SO4按2∶1的体积比配制)，按照固液比(质量比)为1∶2混合，在75℃恒温振荡器加热2小时，同时浸渍、搅拌，过滤后在烘箱内110℃下干燥12小时。滤液可回收利用。c、放入管式高温电炉中，加热速率控制在20℃/min，在惰性气体氮气氛围保护下进行热解、炭化，温度为560℃，活化时间为2h；取出后在室温下冷却即可得到热解产物。d、将热解产物依次用蒸馏水、活化药剂B(3％高锰酸钾)、10％盐酸、蒸馏水漂洗至中性，在110℃下干燥12h，然后研磨筛分至不同的粒径，即制得有机废气吸附剂。某石化厂排放的三苯废气，其浓度为苯350～500mg/m3，甲苯650～800mg/m3，二甲苯600～700mg/m3，风量为3000m3/h，温度50～60℃。利用有机废气吸附剂处理有机废气的方法(1)使用粒径为0.74～0.88mm的有机废气吸附剂，制成吸附床炭层厚度为1000mm，分为两层，空塔气速取0.5m/s，废气量1000m3/h，阻力损失约500pa。(2)有机废气经集气罩收集后，由风机增压送至吸附床，在吸附床内完成气固两相接触，经净化后的气体排向大气，吸附剂可按要求设计再生或处理处置。分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机废气吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：ａ、将污泥干燥，使污泥含水率降至５～１５％，得到干污泥；ｂ、将干污泥破碎，取粒径０．０１～３ｍｍ的干污泥与活化药剂Ａ按照固液比为１∶２～５混合，在７５～９０℃恒温振荡器加 热１～５小时，过滤后干燥；所述活化药剂Ａ包括１５～５０％氯化锌溶液、２０～４０％磷酸溶液、３０～５０％硫酸、２０～４０％氢氧化钾或３０～４５％氯化钙；ｃ、然后放入管式高温电炉中，加热速率控制在１０～３０℃／ｍｉｎ，在惰性气体氮气保护 下进行热解、炭化，温度为３６０～７８０℃，活化时间为０．５～５．０ｈ；取出后在室温下冷却即得到热解产物；ｄ、将热解产物依次用蒸馏水、活化药剂Ｂ、１０～１８％盐酸、蒸馏水漂洗至中性，然后干燥，即制得有机废气吸附剂；所述活化药剂Ｂ为３～ ５％高锰酸钾或５～１０％氢氧化钠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岑超平，陈定盛，唐志雄，
申请(专利权)人：国家环境保护总局华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：81[]