[发明专利]一种整体式活性炭吸附净化大风量有机废气的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，尤其涉及一种整体式活性炭吸附净化大风量有机废气的方法及其应用。

背景技术

吸附是常用的含挥发性有机物的有机废气的净化方法。活性炭具有发达的孔隙结构，比表面积大，对多种污染物具有良好的吸附性能，是一种常用的吸附剂。其形状通常为颗粒状或粉末状。由于工业有机废气排放往往具有大风量的特点，使用颗粒活性炭进行吸附治理，会造成气阻过大。近年来，整体式蜂窝活性炭逐渐成为有机废气治理的首选吸附剂。整体式蜂窝活性炭不仅具有活性炭孔隙发达、比表面积大的优点，还具有几何表面积更大、扩散路程短以及降低大流量废气阻力等优点，在同等情况下其阻力仅为颗粒活性炭的1/10左右。蜂窝活性炭通常是通过挤压成型的方法制备的。例如，文献CN101734655A公开了一种整体式活性炭的挤压成型制备方法，是将炭粉粉碎成末状，与黄土、沥青、磷酸盐等充分混合均匀，再在挤压机上压成一种整体蜂窝状结构，并进行固化处理，得到产品。常用的挤压工艺中，需要加入无机粘结剂，这会降低活性炭的导热性能。而且，由于基本原料为活性炭粉末，挤压出来的蜂窝炭的机械强度往往非常有限。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的问题，提供一种整体式活性炭吸附净化大风量有机废气的方法及其应用，具体技术方案如下：

一种整体式活性炭吸附净化大风量有机废气的方法，将制备好的整体式筒状活性炭平行堆叠在吸附反应器中，成类蜂窝状吸附床层，使大风量有机废气在反应器中的流动方向与筒状活性炭的中空方向一致，使废气在吸附床层中的流动阻力较小，上述整体式活性炭为将棉花秸秆经过炭化和活化后制成的整体式中空筒状活性炭。

所述棉花秸秆的炭化和活化步骤如下：取棉花秸秆的茎或枝，切成段，炭化和活化后得到活性炭棒，剔除活性炭棒中心松软部分，即得到整体式中空筒状活性炭。

所述棉花秸秆的炭化和活化步骤如下：取棉花秸秆的茎或枝，切成段，剔除段状秸秆中心松软部分，得到中空的筒状秸秆，再炭化和活化后即得到整体式中空筒状活性炭。

所述炭化和活化的方法如下：将段状秸秆或中空的筒状秸秆在质量百分比浓度为30-70%的氯化锌溶液中浸泡24-48小时后，取出烘干，在氮气氛围中，400-900℃温度下炭化及活化1小时，冷却后，依次用质量百分比浓度为5%的盐酸和纯水洗涤，烘干后，得到活性炭棒或整体式中空筒状活性炭。

所述炭化和活化的方法如下：将段状秸秆或中空的筒状秸秆在质量百分比浓度50-80%的磷酸溶液中浸泡10-48小时后，取出烘干，在氮气氛围中，400-800℃温度下炭化及活化1小时，冷却后，用80℃的热水洗涤，烘干后，得到活性炭棒或整体式中空筒状活性炭。

所述炭化和活化的方法如下：将段状秸秆或中空的筒状秸秆在氮气中600-1300℃炭化2小时，再通入二氧化碳体积浓度为5-20%的二氧化碳-氮气混合气体，活化1小时，即得到活性炭棒或整体式中空筒状活性炭。

所述炭化和活化的方法如下：将段状秸秆或中空的筒状秸秆在氮气中600-1300℃炭化2小时，再降温至800℃，通入水蒸气体积浓度为4-10%的水蒸气-氮气混合气体，活化2小时，即得到活性炭棒或整体式中空筒状活性炭。

所述有机废气指的是含挥发性有机化合物的废气。

本发明制备的整体式活性炭在工业排放废气治理中的应用。

在本发明中，我们提出基于棉花秸秆的整体式活性炭的有机废气净化方法，即将棉花秸秆制成整体式中空筒状活性炭，活性炭筒堆叠置于反应器内，形成蜂窝状结构，使有机废气沿着活性炭筒的中空部分和炭筒之间的间隙内流动，污染物被活性炭吸附，废气得以净化。本方法中，棉杆系生长成型，炭微粒化学键联，而且制备过程中不需要添加无机粘合剂，因而容易获得机械强度和导热性能都较好的整体炭。在我国，棉花是一种重要的经济农作物，种植面积大，由此每年会产生大量的棉杆废弃物，焚烧是最常见的处理方式，不仅浪费资源还会带来环境污染问题。以棉杆为原料制备整体式活性炭，用于有机废气治理，可以实现“以废治废”的理念。

本发明以棉花秸秆直接制备的整体式筒状活性炭为吸附剂，吸附剂的机械强度高，在有效降低吸附剂床层阻力的同时，能够更有效的耐受大风量废气的气流冲击；而且吸附剂中没有添加其他无机组分，吸附剂含炭量高（一般在90%以上），因而具有较好的导热性能，可以有效降低因吸附热累积导致吸附床层着火的风险。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。