专利名称：添加金属氧化物的醋酸纤维素丝状吸附材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，涉及吸附去除臭气的以醋酸纤维素为主体添加金属氧化物的丝状吸附材料及其制备方法。
2.背景技术目前针对工业废水、城市生活污水、大气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物以及固体废弃物等常规污染物的治理，进行了大量的研究开发和工程实践，取得了很好的进展。上述污染物的产生、排放或治理过程都会有恶臭物质产生，散发出臭气。虽然浓度较低，但会产生强烈的感官刺激，有些臭气具有毒性，严重危害人体健康和生态环境。发达国家在常规污染物基本得到治理的情况下，已开始进行臭气治理技术的研究开发，使其成为环境治理的研究方向和热点。
恶臭气体按其组成可分成5类①含硫化合物，如H2S、SO2、硫醇、硫醚等；②含氮化合物，如氨气、胺类、酰胺、吲哚等；③卤素及衍生物，如氯气、卤代烃等；④烃类及芳香烃；⑤含氧有机物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。
在传统臭气处理技术中，研究较多并且广泛采用的有(1)物理法，包括掩蔽法和稀释扩散法；(2)焚烧法，包括热力燃烧和催化燃烧；(3)化学氧化法，包括臭氧氧化、催化氧化和高锰酸钾氧化等；(4)吸收法，包括水吸收、酸吸收、碱吸收、消化污泥吸收和其它化学吸收法等；(5)吸附法，包括活性炭、磺化媒和离子交换树脂等；(6)生物法。近年来逐步形成和优先发展的控制技术包括生物法、光分解法、电晕法、臭氧分解法、等离子体分解法等。生物法是利用微生物将废气中有机污染物降解或转化为无害或低害类物质的过程。对于大流量、低浓度的挥发性有机废气，使用物理化学方法投资大、操作复杂、运行成本高。而生物处理方法因其具有适用范围广，成本低、操作简便、技术清洁、无二次污染等优点而更多地受到关注，成为当前研究的热点。吸附法也是一种去除臭气的有效的方法，主要的吸附剂有活性炭、硅胶、活性白土等，吸附法脱臭效率高，但也存在吸附容量小、有二次污染的缺点。
许多生物不能降解的有机物是亲脂性的，前期的研究表明醋酸纤维素可对亲脂性的有机物有较好的吸附去除效果。因此，我们提出制备一种以醋酸纤维素为主体的吸附材料，由于醋酸纤维素对有机物的富集倍数很高，因此，该吸附剂的吸附容量大，很难达到饱和。
而对于某些含硫的恶臭物质，除生物法处理外，常用的方法还包括采用氧化铁作为脱硫剂。如去除沼气中的H2S，氧化铁是常用的脱硫剂。本发明通过在醋酸纤维素丝内加入一定量的氧化铁，实现对含硫臭气的高效去除。
3.发明内容本发明的目的制备出丝状醋酸纤维素吸附剂，并添加一定量的金属氧化物，提高对臭气物质的去除率。
本发明的方法是将醋酸纤维素溶解于溶剂中，根据需要添加一定量的金属化合物，以及二氧六环等添加剂，经超声溶解，得到混合均匀的膜液。将膜液通过微孔注射器滴成丝状并在水中凝固成型。如添加了金属化合物则将吸附剂继续浸渍在稀氨水中5-10min，温度保持在15-25℃。
本发明的实验装置如说明书附图所示，配好的膜液放入储液罐(2)内，通过储液罐盖(1)施加一定的压力，膜液通过多个针状注射器(3)滴入下面装有水的容器(4)内，水溶液通过磁力搅拌器(5)进行搅拌。
醋酸纤维素丝状吸附材料制备膜液中各组分的比例醋酸纤维素的含量制备的吸附材料要有一定的韧性，起主要作用的是高分子材料的量。醋酸纤维素的比例一般在10％～20％之间。
丙酮的量一般在50％～70％，高氯酸镁的量为3％～10％，吐温80的量一般为0.5～5％左右，金属化合物的量一般在0％～20％之间。
本发明的特点如下1.膜液配制过程通过超声使各种组份充分溶解并混合均匀。
2.金属氧化物微粒在在醋酸纤维素丝内均匀分布。
3.所制备的吸附剂韧性较好，表面是致密的醋酸纤维素膜，能防止吸附剂内的氧化铁微粒泄露。
4.
说明书附图1是本发明的工艺过程。配好的膜液放入储液罐(2)内，通过储液罐盖(1)施加一定的压力，膜液通过多个针状注射器(3)滴入下面装有水的容器(4)内，水溶液通过磁力搅拌器(5)进行搅拌。丝的直径可通过注射器的针尖的大小来控制。
5.实施例实施例1制备醋酸纤维素丝状吸附材料及去除邻二甲苯的效能。
制备上述醋酸纤维素丝状吸附材料的方法，包括以下步骤(1)膜液配制醋酸纤维素12g，丙酮65g，二氧六环3g，高氯酸镁3g，水16g，吐温80 1g；将所称好的材料放在带有磨口塞的三角瓶内，将盛有上述配制的膜液的三角瓶置于恒温振荡箱中，温度保持在30～45℃，直至完全溶解后，再采用超声处理10～20分钟使膜液分散更均匀。
(2)采用说明书附图所示装置，将上述配好的膜液放入储液罐(2)内，通过储液罐盖(1)施加一定的压力，膜液通过多个针状注射器(3)滴入下面装有水的容器(4)内，水溶液通过磁力搅拌器(5)进行搅拌，此时便可得到醋酸纤维素丝。
(3)所制备的醋酸纤维素丝状吸附材料用去离子水反复清洗吸附剂数次即可用于臭气的去除。
将上述吸附剂填充在一直径为2cm，高为18cm的吸附柱内，吸附剂填充高度为15cm，臭气从下到上通过吸附柱，处理的浓度为80mg/m3，停留时间1min。室温条件下，出气口邻二甲苯浓度为0～2mg/m3，低于恶臭污染物排放标准。
实施例2制备含有铁氧化物的醋酸纤维素丝状吸附材料及去除H2S的效能。
(1)膜液配制醋酸纤维素20g，丙酮90g，二氧六环4g，高氯酸镁5g，水16g，吐温80 1g，FeCl315g；将所称好的材料放在带有磨口塞的三角瓶内，将盛有上述配制的膜液的三角瓶置于恒温振荡箱中，温度保持在30～45℃，直至完全溶解后，再采用超声处理10～20分钟使膜液分散更均匀。
(2)采用说明书附图所示装置，将上述配好的膜液放入储液罐(2)内，通过储液罐盖(1)施加一定的压力，膜液通过多个针状注射器(3)滴入下面装有水的容器(4)内，水溶液通过磁力搅拌器(5)进行搅拌，此时便可得到含有铁氧化物醋酸纤维素丝。
(3)将所制备的含有铁氧化物的醋酸纤维素丝浸渍在稀氨水中10min，温度保持在15-25℃，得到的铁氧化物/醋酸纤维素吸附材料。
(4)所制备的含有铁氧化物醋酸纤维素丝状吸附材料用去离子水反复清洗吸附剂数次即可用于臭气的去除。
将上述吸附剂填充在一直径为4cm，高为30cm的吸附柱内，吸附剂填充高度为26cm，臭气从下到上通过吸附柱，处理H2S的浓度为230mg/m3，停留时间1min。室温条件下，出气口的H2S的浓度为0～1mg/m3，去除率99％以上。
实施例3制备另一种含有氧化铁的醋酸纤维素丝状吸附材料及去除苯乙烯的效能。
该吸附剂制备的方法如实施例2，其膜液配制如下醋酸纤维素12g，丙酮60g，二氧六环3g，高氯酸镁3g，水16g，吐温80 1g，硝酸铁20g；将所称好的材料放在带有磨口塞的三角瓶内，将盛有上述配制的膜液的三角瓶置于恒温振荡箱中，温度保持在30～45℃，直至完全溶解后，再采用超声处理10～20分钟使膜液分散更均匀。
将上述吸附剂填充在一直径为2cm，高为18cm的吸附柱内，吸附剂填充高度为15cm，臭气从下到上通过吸附柱，处理苯乙烯的浓度为60mg/m3，停留时间1min。室温条件下，出气口苯乙烯浓度为0～2mg/m3，低于恶臭污染物排放标准。
权利要求
1.一种以醋酸纤维素丝为主体的吸附材料，该吸附材料可只含有醋酸纤维素，也可根据需要添加一定量金属氧化物。
2.一种添加金属氧化物的醋酸纤维素丝状吸附材料制备方法，该方法包括将醋酸纤维素溶解于溶剂中，并添加金属化合物以及二氧六环等添加剂，经超声溶解，得到混合均匀的膜液。将膜液通过微孔注射器滴成丝状并在水中凝固成型。如添加了金属化合物则将吸附剂继续浸渍在稀氨水中5-10min，温度保持在15-25℃。
3.按照权利要求2所述一种添加金属氧化物的醋酯纤维素丝状吸附材料的制备方法，其特征在于所述的金属化合物包括三氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁。
全文摘要
本发明涉及一种以醋酸纤维素丝为主体的吸附材料的制备方法及工艺，该吸附材料可用于臭气的吸附去除。该吸附材料可只含有醋酸纤维素，也可根据需要在醋酸纤维素丝中添加一定量金属氧化物。其制备方法包括，将醋酸纤维素溶解于有机溶剂中，添加金属化合物以及二氧六环等添加剂，经超声溶解，得到混合均匀的膜液。将膜液通过微孔注射器滴成丝状并在水中凝固成型。如添加了金属化合物则将吸附剂继续浸渍在稀氨水中5～10min，温度保持在15～25℃。醋酸纤维素丝或添加了类脂醋酸纤维素丝状吸附材料为白色，而铁氧化物/醋酸纤维素丝为红棕色。
文档编号B01J20/30GK101058067SQ20061007563
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月17日 优先权日2006年4月17日
发明者刘会娟, 曲久辉, 茹加 申请人:中国科学院生态环境研究中心