一种用于处理voc废气的改性活性炭及其制备方法
阅读说明：本技术 一种用于处理voc废气的改性活性炭及其制备方法 (Modified activated carbon for treating VOC (volatile organic compound) waste gas and preparation method thereof ) 是由 高洪超 张瑞 王兵 张豪 王瑞 高国玉 任世聪 张连秀 刘富玲 张倩 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于处理VOC废气的改性活性炭及其制备方法,属于活性炭制备技术领域。该制备方法包括如下步骤：将虎刺楤木的药渣粉碎后过筛,用水洗涤后,置于烘箱中恒温烘干至水分30-40%,得到药渣A；将药渣A和复合菌剂按照一定的质量比例混合,室温下发酵处理,得到药渣B；按照一定的固液比将药渣B置于1mol/L氢氧化钾溶液中,室温下浸泡24h；在氮气保护下,按照20-30℃/min将温度逐步升温至400-500℃,加热6h,然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至600-800℃活化加热90-120min；取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中,搅拌1h,然后使用去离子水清洗,直至PH值为7；放入干燥箱中105℃干燥10h,得到改性活性炭。(The invention provides modified activated carbon for treating VOC waste gas and a preparation method thereof, belonging to the technical field of activated carbon preparation. The preparation method comprises the following steps: pulverizing Aralia mandshurica dregs, sieving, washing with water, and oven drying at constant temperature until the water content is 30-40% to obtain dregs A; mixing the medicine residue A and the composite microbial inoculum according to a certain mass ratio, and fermenting at room temperature to obtain medicine residue B; placing the medicine residue B in 1mol/L potassium hydroxide solution according to a certain solid-liquid ratio, and soaking for 24h at room temperature; under the protection of nitrogen, gradually raising the temperature to 400-800 ℃ at a speed of 20-30 ℃/min, heating for 6h, and then gradually raising the temperature to 600-800 ℃ at a speed of 10-20 ℃/min, and activating and heating for 90-120 min; taking out, placing the mixture into 0.1mol/L hydrochloric acid solution, stirring for 1h, and then washing the mixture by using deionized water until the pH value is 7; drying in a drying oven at 105 deg.C for 10 hr to obtain modified active carbon.)
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，尤其涉及一种用于处理VOC废气的改性活性炭。
背景技术
中药药渣来源于中成药生产、原料药生产、中药材的加工与炮制以及中药的轻化工产品生产等。由于中药渣一般为湿物料，因此其很容易发生腐坏变质的情况，其臭味在夏天时更为严重。目前，国内的中药残渣的主要是采取填埋、焚烧或者直接作为固体废弃物直接排放，这样不仅浪费了资源，而且造成了环境污染。因此如果有效的利用中药废渣是目前急需解决的问题。
活性炭是一种具有较大比表面积和较强吸附能力的含碳材料。目前，工业化生产活性炭的原料主要分为植物性原料和矿物性原料。其中，植物性原料主要是指木材、坚果壳等，而矿物性原料主要是指煤焦油、烟煤以及煤沥青等。目前，使用中药残渣来制备活性炭的研究还较少，因此使用中药残渣来制备活性炭来处理VOCs气体具有较大的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处理VOC废气的改性活性炭及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种改性活性炭的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过筛，用水洗涤后，置于烘箱中恒温烘干至水分30-40%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照一定的质量比例混合，室温下发酵处理，得到药渣B；
（3）按照一定的固液比将药渣B置于1mol/L氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至400-500℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至600-800℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中干燥，得到改性活性炭。
优选地，所述步骤（1）中，烘箱的温度为105℃。
优选地，所述步骤（2）中，所述质量比例为200-400:1,所述发酵处理的时间为48h，所述复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，所述黑曲霉菌和所述枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，所述黑曲霉菌的数量为50亿/克，所述枯草芽孢杆菌为200亿/克。
优选地，所述步骤（3）中，所述固液比为1:3-4。
优选地，所述步骤（4）中，所述盐酸溶液的浓度为0.1mol/L。
优选地，所述步骤（5）中，所述干燥的温度为105℃，所述干燥的时间为10h。
其次，本发明提供了一种用于处理VOC废气的改性活性炭，所述活性炭由如下制备方法制备得到：
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过40目筛，用水洗涤后，置于105℃烘箱中恒温烘干至水分30-40%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照300:1的质量比例混合，室温下发酵处理48h，得到药渣B；
（3）按照1:3的固液比，将药渣B置于1mol/L氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至450℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至700℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中105℃干燥10h，得到改性活性炭。
优选地，所述步骤（2）中，所述复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，所述黑曲霉菌和所述枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，所述黑曲霉菌的数量为50亿/克，所述枯草芽孢杆菌为200亿/克。
本发明的有益效果是：
本发明提供了改性活性炭的制备方法和改性活性炭，使用本发明方法所制备的改性活性炭亚甲基蓝吸附值最优达到了386.9mg/g，碘吸附值最优达到了1869.5mg/g，而且，对甲醛，苯，氨气也分别有优异的吸附率。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
实施例1
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过40目筛，用水洗涤后，置于105℃烘箱中恒温烘干至水分30%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照300:1的质量比例混合，室温下发酵处理48h，得到药渣B，其中复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，黑曲霉菌的数量为50亿/克，枯草芽孢杆菌为200亿/克；
（3）按照1:3的固液比，将药渣B置于氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至450℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至700℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中105℃干燥10h，得到改性活性炭1。
实施例2
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过40目筛，用水洗涤后，置于105℃烘箱中恒温烘干至水分40%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照300:1的质量比例混合，室温下发酵处理48h，得到药渣B, 其中复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，黑曲霉菌的数量为50亿/克，枯草芽孢杆菌为200亿/克；
（3）按照1:3的固液比，将药渣B置于氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至450℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至700℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中105℃干燥10h，得到改性活性炭2。
实施例3
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过40目筛，用水洗涤后，置于105℃烘箱中恒温烘干至水分30%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照200:1的质量比例混合，室温下发酵处理48h，得到药渣B，其中复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，黑曲霉菌的数量为50亿/克，枯草芽孢杆菌为200亿/克；
（3）按照1:3的固液比，将药渣B置于氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至400℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至600℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中105℃干燥10h，得到改性活性炭3。
实施例4
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过40目筛，用水洗涤后，置于105℃烘箱中恒温烘干至水分30%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照200:1的质量比例混合，室温下发酵处理48h，得到药渣B，其中复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，黑曲霉菌的数量为50亿/克，枯草芽孢杆菌为200亿/克；
（3）按照1:3的固液比，将药渣B置于1mol/L氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至500℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至700℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中105℃干燥10h，得到改性活性炭4。
实施例5
（1）将虎刺楤木的药渣粉碎后过40目筛，用水洗涤后，置于105℃烘箱中恒温烘干至水分30%，得到药渣A；
（2）将药渣A和复合菌剂按照400:1的质量比例混合，室温下发酵处理48h，得到药渣B，其中复合菌剂包括黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌，黑曲霉菌和枯草芽孢杆菌的质量比为1:1，黑曲霉菌的数量为50亿/克，枯草芽孢杆菌为200亿/克；
（3）按照1:4的固液比，将药渣B置于氢氧化钾溶液中，室温下浸泡24h；
（3）在氮气保护下，按照20-30℃/min将温度逐步升温至450℃，加热6h，然后按照10-20℃/min将温度逐步升温至700℃活化加热90-120min；
（4）取出后置于0.1mol/L的盐酸溶液中，搅拌1h，然后使用去离子水清洗，直至PH值为7；
（5）放入干燥箱中105℃干燥10h，得到改性活性炭5。
实验例1
参照GB T 12496.10-1999标准测定改性活性炭的亚甲基蓝的吸附值；
参照GB T 12496.8-1999标准测定改性活性炭的碘吸附值。
改性活性炭的亚甲基蓝的吸附值如表1所示，改性活性炭的碘吸附值如表2所示。
表1 改性活性炭的亚甲基蓝吸附值
活性炭类型
亚甲基蓝吸附值
改性活性炭1
327.2 mg/g
改性活性炭2
386.9mg/g
改性活性炭3
342.6 mg/g
改性活性炭4
332.8 mg/g
改性活性炭5
296.4 mg/g
表2 改性活性炭的碘吸附值
活性炭类型
碘吸附值
改性活性炭1
1537.3mg/g
改性活性炭2
1869.5mg/g
改性活性炭3
1657.1mg/g
改性活性炭4
1599.4mg/g
改性活性炭5
1220.9mg/g
从上述表1和表2中，可以看出，本发明所制备的改性活性炭的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值远高于国家活性炭一级标准碘吸附值1000mg/g,亚甲基蓝吸附值135mg/g的标准，其中，改性活性炭2的亚甲基蓝吸附值达到了386.9mg/g，碘吸附值达到了1869.5mg/g，为本发明的最优实施例。
实验例2
计算改性活性炭2对于甲醛，苯，氨气的吸附率
（1）将40%甲醛溶液，100mmol/L苯溶液，28%氨水溶液分别置于干燥器的底部，在溶液上方的架子上放置0.1g改性活性炭2；
（2）定时测量改性活性炭2的重量，每组测试3次，按照如下公式计算吸附率：
吸附率（%）=（吸附后活性炭重量-吸附前活性炭重量）/吸附前活性炭重量×100
得出的结果如表3所示。
表3 改性活性炭2的吸附率
气体类型
吸附率
甲醛
112.7±3.51%
苯
129.3±5.13%
氨气
86.0±4.58%
从表3中，可以看出，本发明所制备的活性炭2对于苯气体的吸附率最佳达到了129.3±5.13%，而对于氨气的吸附率虽然较差，但依然达到了86.0±4.58%，具有优异的效果。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。