一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料及制備方法技術

本發明專利技術提供一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料及制備方法，屬于環境治理技術領域，所述生物過濾填料由有機填料與無機填料組成，所述有機填料包括樹皮、堆肥或秸稈，所述無機填料包括沸石、生物碳、陶粒或貝殼，其中，所述有機填料與所述無機填料的質量比例在(1

【技術實現步驟摘要】
一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料及制備方法


[0001]本專利技術涉及環境治理
，具體涉及一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料及制備方法。

技術介紹

[0002]惡臭與揮發性有機物(VOCs)污染是造成人們生活環境和空氣質量惡化的主要原因之一。目前國內外有機廢氣VOCs及惡臭氣體的治理技術不斷地發展，其發展方向是對各種工藝技術進行優化和新材料(吸附材料、催化材料、過濾材料、生物凈化菌種等)的開發與應用等，如吸附與催化分離工藝、吸附與冷凝回收分離工藝、吸附光催化技術、膜分離技術和離子液吸收技術等等。可處理的揮發性有機物主要包括脂肪烴(低級脂肪烴(汽油)、氯乙烷、氯甲烷)、芳香烴(苯、甲苯、二甲苯、氯苯)、含氧有機物(醇、醚、酮、醛)﹑含氮有機物(胺)﹑含硫有機物(硫醇、硫醚)等。可處理的還原性無機化合物主要包括硫化氫、氨、二硫化碳等。
[0003]目前，有機廢氣及惡臭氣體處理主要有以下幾種方法：(1)燃燒法：包括高溫燃燒和催化燃燒。催化燃燒實際上為完全的催化氧化，即在催化劑作用下，使廢氣中有害可燃組分完全氧化為CO2和H2O。由于絕大部分有機物均具有可燃燒性，因此催化燃燒法已成為凈化廢氣的有效手段，同時還能消除部分惡臭氣味。(2)吸收法：即采用適當的吸收劑(如柴油、煤油、水等介質)在吸收塔內進行吸收，吸收到一定濃度后進行溶劑與吸收液的分離，溶劑回收，吸收液重新使用或另行處理，采用這種方法的關鍵是吸收劑的選擇。由于溶劑與吸收劑的分離較為困難，因此其應用受到了一定的限制。(3)活性炭吸附：采用多孔活性炭或活性炭纖維吸附有機廢氣，飽和后用低壓蒸汽再生，再生時排出溶劑廢氣，經冷凝、水分離后回收溶劑，適用于不連續的處理過程，特別對低濃度有機廢氣中的溶劑回收有很好的效果。(4)冷凝法：主要利用冷介質對高溫有機廢氣蒸汽進行處理，可有效回收溶劑。處理效果的好壞與冷媒的溫度有關，處理效率較其他方法相對較低，適用高濃度廢氣的處理。(5)紫外光降解法：光降解技術的作用機理主要是通過空氣在光照下產生的羥基自由基，從而實現對廢氣中異味物質的降解。(6)生物凈化法：氣體中的揮發性有機物(VOCs)或異味物質經過傳質過程(氣液接觸表面或通過膜)進入微生物懸液或生物膜中，在好氧條件下揮發性有機物或異味物質大部分被微生物降解為水和二氧化碳，小部分轉化為剩余菌體。(7)低溫等離子體法：通過高頻放電所產生的瞬間高能足夠打開一些有害氣體分子的化學能，使之分解為單質原子或無害分子，另外等離子體中包含大量的高能電子、正負離子、激發態粒子和具有強氧化性的自由基，這些活性粒子和部分VOCs或異味分子反應。
[0004]國內外的研究與應用成果表明：與其它技術相比，生物凈化技術具有效率高、投資運行費用低、工藝運行維護方便、二次污染小等突出優點，尤其適用于大風量低濃度VOCs和惡臭氣體處理。在處理低濃度的有機氣體和臭氣時，生物法的運行費用是燃燒法的1/20、吸附法的1/10、化學吸收法的1/15。
[0005]填料是生物過濾凈化工藝的核心部分，是微生物附著和生長的載體、對污染物傳
質和反應的效率具有關鍵性的影響。目前，常見的填料分天然有機填料和惰性無機填料兩大類。天然有機填料一般容易壓實、壓降高等缺點，不利于處理系統的長期運行。而多數惰性無機填料例如人工填料存在不易掛膜、凈化效率低等缺點。因此，開發新型的高效生物填料對于生物過濾技術的推廣應用具有重要意義。

技術實現思路

[0006]針對上述問題，本專利技術提供一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料及制備方法。
[0007]本專利技術的目的采用以下技術方案來實現：
[0008]一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，所述生物過濾填料由有機填料與無機填料組成，所述有機填料包括樹皮、堆肥或秸稈，所述無機填料包括沸石、生物碳、陶粒或貝殼，其中，所述有機填料與所述無機填料的質量比例在(1
?
18)：100。
[0009]在本專利技術的一些優選實施方式中，所述生物過濾填料由秸稈、堆肥、貝殼和沸石組成，其質量比例為2：1：10：30。
[0010]在本專利技術的一些優選實施方式中，所述生物過濾填料的碳氮比為100：(2
?
10)。
[0011]在本專利技術的一些優選實施方式中，所述生物過濾填料的堆積密度在400
?
500kg/m3，孔隙率在50
?
60％。
[0012]在本專利技術的一些優選實施方式中，所述有機填料與所述無機填料的粒徑在0.1
?
3cm。
[0013]在本專利技術的一些優選實施方式中，所述無機填料的表面涂覆有一層改性多孔微球，所述改性多孔微球為以二氧化硅包覆的碳納米片改性磷化釕核殼微球。
[0014]在本專利技術的一些優選實施方式中，所述改性多孔微球的制備方法包括以下步驟：
[0015]S1、分別稱取植酸和氯化釕并溶解在去離子水中，充分攪拌混合后加入三聚氰胺，在80
?
100℃下攪拌反應過夜，反應完成后蒸去溶劑得到均勻的粉末固體混合物，在保護氣氛下，將所述粉末固體混合物升溫至900℃并保溫2h，冷卻至室溫后得到黑色粉末，依次以無水乙醇和去離子水洗滌，真空干燥過夜，粉磨，得到產物A；
[0016]S2、將引發劑、催化劑和硅烷偶聯劑溶解在溶劑中并混合分散均勻，得到混合溶液，將所述產物A分散在所述混合溶液中，在常溫下攪拌反應過夜，分離沉淀并以所述溶劑洗滌，得到產物B；
[0017]所述引發劑、催化劑和硅烷偶聯劑在所述混合溶液中的質量濃度分別為(0.1
?
1)g/mL、(0.1
?
1)g/mL、(0.5
?
2)g/mL，所述產物A在所述混合溶液中的分散比為(5
?
10)g/100mL；
[0018]S3、將所述產物B與碳納米片分散在苯乙烯乳液中，充分混合攪拌至均，再攪拌升溫至80
?
90℃，保溫攪拌反應1
?
2h，分離沉淀并依次以無水乙醇和去離子水洗滌，干燥后得到產物C；
[0019]其中，所述產物B與所述碳納米片在所述苯乙烯乳液中的分散比分別為(5
?
20)g/100mL、(2
?
6)g/100mL；
[0020]S4、將超聲條件下，將乙烯基三甲氧基硅烷溶解在去離子水中，得到質量濃度在5
?
10wt％的透明溶液；將所述產物C分散在去離子水中，得到分散溶液，將所述透明溶液和所
述分散溶液混合，在攪拌條件下加入氨水溶液，繼續攪拌反應5h，反應完成后離心分離沉淀，以無水乙醇洗滌后再在四氫呋喃中浸泡過夜，制得；
[0021]其中，所述產物C的分散比為(1
?
10)g/100mL，所述透明溶液和所述分散溶液、所述氨水溶液的混合體積比例為(1
?
4)：10：(1
?
2)。...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述生物過濾填料由有機填料與無機填料組成，所述有機填料包括樹皮、堆肥或秸稈，所述無機填料包括沸石、生物碳、陶粒或貝殼，其中，所述有機填料與所述無機填料的質量比例在(1
?
18)：100。2.根據權利要求1所述的一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述生物過濾填料由秸稈、堆肥、貝殼和沸石組成，其質量比例為2：1：10：30。3.根據權利要求1所述的一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述生物過濾填料的碳氮比為100：(2
?
10)。4.根據權利要求1所述的一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述生物過濾填料的堆積密度在400
?
500kg/m3，孔隙率在50
?
60％。5.根據權利要求1所述的一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述有機填料與所述無機填料的粒徑在0.1
?
3cm。6.根據權利要求1所述的一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述無機填料的表面涂覆有一層改性多孔微球，所述改性多孔微球為以二氧化硅包覆的碳納米片改性磷化釕核殼微球。7.根據權利要求6所述的一種用于VOCs及惡臭氣體治理的生物過濾填料，其特征在于，所述改性多孔微球的制備方法包括以下步驟：S1、分別稱取植酸和氯化釕并溶解在去離子水中，充分攪拌混合后加入三聚氰胺，在80
?
100℃下攪拌反應過夜，反應完成后蒸去溶劑得到均勻的粉末固體混合物，在保護氣氛下，將所述粉末固體混合物升溫至900℃并保溫2h，冷卻至室溫后得到黑色粉末，依次以無水乙醇和去離子水洗滌，真空干燥過夜，粉磨，得到產物A；S2、將引發劑、催化劑和硅烷偶聯劑溶解在溶劑中并混合分散均勻，得到混合溶液，將所述產物A分散在所述混合溶液中，在常溫下攪拌反應過夜，分離沉淀并以所述溶劑洗滌，得到產物B；所述引發劑、催化劑和硅烷偶聯劑在所述混合溶液中的質量濃度分別為(0.1
?
1)g/mL、(0.1
?
1)g/mL、(0.5
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2)g/mL，所述產物A在所述混合溶液中的分散比為(5
?
10)g/100mL；S3、將所述產物B與碳納米片分散在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧素玲，吳芳，
申請(專利權)人：紫荊匯智環境科技北京有限公司，
類型：發明
國別省市：