一种负载添加剂的活性炭复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及活性炭材料制备，具体涉及一种负载添加剂的活性炭复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求，需要对生产生活污水进行一系列处理。污水处理广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。污水中含有固体污染物，包括悬浮物、胶体状杂质、溶解性杂质等；石油类、动植物油类物质、有毒污染物、生物污染物、酸碱污染物以及感官性污染物，这些物质如果未能经过清除排入河流中，将会对人体和生态环境产生极大的影响。

2、污水处理包括物理法、化学法和生物法。臭氧催化氧化则是以臭氧作为氧化剂对废水进行净化和消毒处理。臭氧催化氧化具有反应迅速、流程简单、无二次污染的问题，但由于生产臭氧的电耗仍然较高，故需要继续改进工艺，降低电耗，提高臭氧的利用率。由于臭氧发生设备性能的提升以及臭氧在水处理中的效果，人们开始将臭氧与其它技术进行联合应用，一方面可降低臭氧的使用量，另一方面提高了污水处理效果。比如：光催化臭氧氧化、臭氧/絮凝联合处理、臭氧/反渗透膜联合处理以及臭氧/活性炭联合处理。活性炭在反应中能引发臭氧基型链反应，加速臭氧分解生成羟基自由基。由于活性炭表面含有酸性或碱性基团，特别是羟基和酚羟基，不仅使活性炭具有吸附能力，而且具有催化能力。然而，单一的活性炭表面的催化反应活性位点仍不够，在臭氧催化氧化处理废水时催化效率仍需要进一步提高。为此，本发明提供一种负载添加剂的活性炭复合材料及其制备方法与应用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种负载添加剂的活性炭复合材料及其制备方法与应用，有效解决了单一采用活性炭协同臭氧催化氧化处理废水催化反应活性位点不够，催化效率不高的技术问题，同时提供了一种负载添加剂的活性炭复合材料。

2、本发明提供了一种负载添加剂的活性炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1，将活性炭原料切片，清洗烘干，磨粉，得到活性炭原料粉；

4、s2，向s1的活性炭原料粉中加入金属氧化物、有机粘结剂，混匀，挤压成型，固化，得到复合材料前体；

5、s3，将s2的复合材料前体于氮气气流中预碳化处理，升温至450～650℃，并通入二氧化碳与氧混合气活化2～8h，于氮气气流中冷却至室温，得到负载添加剂的活性炭复合材料。

6、优选的，s2中，所述活性炭原料粉、金属氧化物与有机粘结剂的质量比为1:0.25～0.8:0.32～0.65。

7、优选的，所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锰、二氧化钛、三氧化二铁、氧化锌、四氧化三钴中的一种。

8、优选的，所述活性炭原料粉为果壳、椰壳、核桃壳、枣壳中的一种或多种。

9、优选的，所述有机粘结剂为预熟化淀粉、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的一种。

10、优选的，s3中，所述预碳化处理的温度为300～400℃，保温2～4h。

11、优选的，s3中，所述二氧化碳与氧混合气中二氧化碳与氧气的体积比为8.5～16.5:1。

12、优选的，所述二氧化碳与氧混合气的气流量为35～160ml/min。

13、本发明还提供了一种根据上述制备方法制备得到的负载添加剂的活性炭复合材料。

14、本发明还提供了一种上述负载添加剂的活性炭复合材料在臭氧催化氧化处理废水中的应用。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、(1)本发明首先将活性炭原料磨粉，加入金属氧化物和有机粘结剂，混匀后预碳化处理，升温并于二氧化碳与氧气混合气中活化处理，冷却得到负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物一方面促进活性炭孔隙结构的形成，利于污染物进入活性炭的孔隙结构，另一方面金属氧化物表面的羟基基团增加了催化反应的活性位点；通过活性炭与金属氧化物协同作用同时增加了复合材料的吸附和催化效率。预碳化处理进一步提高了负载金属氧化物的活性炭复合材料的孔隙率及催化反应活性位点。本发明有效解决了单一采用活性炭协同臭氧催化氧化处理废水催化反应活性位点不够，催化效率不高的技术问题。

17、(2)采用本发明负载金属氧化物的活性炭复合材料处理废水，其codcr的去除率高达98.6％，codmn的去除率高达98.1％。

技术特征：

1.一种负载添加剂的活性炭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所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述活性炭原料粉、金属氧化物与有机粘结剂的质量比为1:0.25～0.8:0.32～0.65。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锰、二氧化钛、三氧化二铁、氧化锌、四氧化三钴中的一种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭原料粉为果壳、椰壳、核桃壳、枣壳中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机粘结剂为预熟化淀粉、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中，所述预碳化处理的温度为300～400℃，保温2～4h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中，所述二氧化碳与氧混合气中二氧化碳与氧气的体积比为8.5～16.5:1。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳与氧混合气的气流量为35～160ml/min。

9.一种权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的负载添加剂的活性炭复合材料。

10.一种权利要求9所述的负载添加剂的活性炭复合材料在臭氧催化氧化处理废水中的应用。

技术总结
本发明公开了一种负载添加剂的活性炭复合材料及其制备方法与应用，属于活性炭材料制备技术领域，本发明首先将活性炭原料磨粉，加入金属氧化物和有机粘结剂，混匀后预碳化处理，升温并于二氧化碳与氧气混合气中活化处理，冷却得到负载金属氧化物的活性炭复合材料，金属氧化物一方面促进活性炭孔隙结构的形成，利于污染物进入活性炭的孔隙结构，另一方面金属氧化物表面的羟基基团增加了催化反应的活性位点；通过活性炭与金属氧化物协同作用同时增加了复合材料的吸附和催化效率。预碳化处理进一步提高了负载金属氧化物的活性炭复合材料的孔隙率及催化反应活性位点。

技术研发人员：官忠明,林鹂,金绍平,张莉,陈烁宇,何东方
受保护的技术使用者：福建省鑫森炭业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15