一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料及其制备方法与流程

1.本发明属于污臭气体处理技术领域，具体涉及一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料及其制备方法。


背景技术：

2.污臭气体主要是指能够刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质，根据国家标准《恶臭污染物排放标准》（gb14554-1993），污臭气体主要有氨气、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯以及无量纲的ou臭气等。污臭气体主要来源于工业生产、市政污水、污泥处理及垃圾处置设施等，其不仅污染环境，又影响人们生活的舒适度。
3.污臭气体的处理方法主要有吸收法、吸附法、燃烧法、生物法、等离子体法、紫外光解法、光催化及其组合技术等。其中的吸收法和吸附法是目前应用最为广泛的两种方法，它们都是采用吸收剂或吸附剂，利用物理/化学吸收过程将臭气成分去除，具有设备简单、适应性广等优点。如申请号为cn202111231388.2的中国发明专利申请公开了一种双功能吸附剂及其制备方法与应用。其采用金属氯化物对隐锰钾矿分子筛进行改性处理，获得双功能吸附剂，提高吸附容量和吸附剂的循环使用寿命，而且所述的双功能吸附剂吸附饱和导致失活后，由于隐锰钾矿分子筛特有的高效分解臭氧作用，可以将臭氧转变为更强氧化性的活性氧原子，对在吸附剂表面的异味分子进行氧化分解，即在臭氧气氛下实现吸附剂的常温再生，同时再生过程中可以实现氨气和硫化氢等异味气体的深度降解，无二次污染。又如申请号为cn202010562992.2的中国发明专利申请以分子筛、粘结剂、助剂、去离子水为原料；经过充分混合，捏成块状泥料；将成型的块状泥料在70～200℃的温度下干燥、固化1～3小时；使用真空挤出成型机将固化好的块状泥料挤成条状，在300～700℃的温度下，焙烧1～5小时制得吸附剂，其用于含硫恶臭气体的吸附，且具有无废水产生，不污染环境，成本低，工序少等优点。但是现有的吸附剂仍然存在无法适用复杂组分的臭气处理，仅是对氨气或硫化氢等少数臭气有效，而且吸附剂的吸附容量还有待进一步提高。


技术实现要素：

4.针对上述不足，本发明公开了一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料及其制备方法，对各种臭气组分均有良好的吸附效果，并且进一步提高了吸附剂的吸附容量。
5.本发明是采用如下技术方案实现的：一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，其包括以下重量份数的原料组分：高岭土粉50～80份、凹凸棒粉30～40份、纳米氢氧化钙10～20份、固体酸5～10份、水凝胶微球10～20份、硬脂酸钠1～5份、甲酸铵10～20份、羟甲基纤维素10～15份；所述固体酸为磷酸氢锆、硫酸锆或硅酸铝盐中的任意一种；所述水凝胶微球的制备方法是将丙烯酰胺、聚乙烯醇和水按照重量比为（10～15）:（1～3）:（50～60）的比例在速度为100～200r/min的条件下搅拌混合，然后加入由吐温
80和吐温40按照重量比为3:1的比例混合的乳化剂，继续搅拌5～10min后得到混合液，将混合液加热至40～50℃后再加入过硫酸铵，然后在65～75℃且速度为300～500r/min的搅拌下反应2～5h，接着将混合液冷却至室温，加入微生物菌剂在速度为600～800r/min的条件下搅拌2～3h，接着静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀冷冻干燥或真空干燥得到的水凝胶微球；所述微生物菌剂与所述混合液的重量比为1:（10～15）。
6.进一步的，所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和萎缩芽孢杆菌中任意一种或多种组合。
7.进一步的，所述高岭土粉为将高岭土粉碎过50～80目筛得到的，所述凹凸棒粉为将凹凸棒土粉碎过100～150目筛得到的。
8.上述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将甲酸铵和水按照重量比为1:（5～10）的比例混合，接着依次加入高岭土粉和凹凸棒粉，在50～60℃下且速度为30～50r/min的条件下搅拌反应10～12h，然后静置20～30min后，过滤干燥得到混合物a；将纳米氢氧化钙和固体酸搅拌混合均匀得到混合物b；（2）将水凝胶微球和水按照重量比为1:（10～20）的比例混合，接着加入将步骤（1）中得到的混合物a和混合物b，在45～50℃下且速度为100～200r/min的条件下搅拌反应5～8h，然后依次加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，在速度为300～500r/min的条件下搅拌反应1～2h，静置20～30min后，过滤得到沉淀，将沉淀冷冻干燥或真空干燥得到的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料。
9.进一步的，步骤（2）中所述真空干燥的温度为60～80℃。
10.进一步的，步骤（2）中将沉淀冷冻干燥或真空干燥后，再进行研磨得到粒度为100～200目的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料。
11.上述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的使用方法是将所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料与水按照重量比为1:（5～10）的比例混合得到喷淋液，然后用喷淋液对污臭气进行喷淋处理。
12.本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：1、本发明将高岭土粉和凹凸棒粉混合形成层状结构，并且依次向层间插入由纳米氢氧化钙和固体酸复配的混合物b以及水凝胶微球得到无机矿物复合吸附剂，解决了高岭土和凹凸棒粉层间连接紧密，分散度较低的问题，提高了吸附剂的吸附性和分散性，而且利用甲酸铵以及丙烯酰胺组成的水凝胶微球，增加对污臭气体中氨气、挥发性有机物以及硫化氢等的吸附能力和负载量，而且加入的水凝胶微球中包裹微生物菌剂在吸附处理过程中缓慢释放，可以有效分解处理吸附的有机物，提高吸附剂处理污臭气的效果，并且加入由纳米氢氧化钙和固体酸复配的混合物，利用酸碱两性的复合吸附增效作用以及纳米氢氧化钙的物理吸附作用，进一步的提高复合吸附剂的吸附各类恶臭及有害气体的效率。
13.2、本发明在复合吸附剂中加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，一方面可以在制备过程中促进高岭土粉、凹凸棒粉、纳米氢氧化钙、固体酸以及水凝胶微球等组分的分散，获得层状结构的复合吸附剂；另一方面，还可以利用硬脂酸钠对高岭土粉和凹凸棒粉的表面进行改性，提高它们的比表面积，从而提高复合吸附剂的吸附性能。
14.3、本发明所述复合吸附剂材料的制备方法操作简单，可控性强，适合规模化、自动化生产，并且所述的复合吸附剂材料使用方便，在室温下就可以获得优秀的吸附效果，有利
于污臭气体的脱除，而且节能环保。
具体实施方式
15.以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
16.实施例1：一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，其包括以下重量份数的原料组分：高岭土粉60份、凹凸棒粉32份、纳米氢氧化钙15份、固体酸7.5份、水凝胶微球12份、硬脂酸钠1.5份、甲酸铵13份、羟甲基纤维素11份；所述高岭土粉为将高岭土粉碎过60目筛得到的，所述凹凸棒粉为将凹凸棒土粉碎过120目筛得到的；所述固体酸为磷酸氢锆；所述水凝胶微球的制备方法是将丙烯酰胺、聚乙烯醇和水按照重量比为11.5:1.5:55的比例在速度为150r/min的条件下搅拌混合，然后加入由吐温80和吐温40按照重量比为3:1的比例混合的乳化剂，继续搅拌6min后得到混合液，将混合液加热至42℃后再加入过硫酸铵，然后在68℃且速度为350r/min的搅拌下反应3h，接着将混合液冷却至室温，加入微生物菌剂在速度为700r/min的条件下搅拌2h，接着静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥得到的水凝胶微球；所述微生物菌剂与所述混合液的重量比为1:12；所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和萎缩芽孢杆菌的组合。
17.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将甲酸铵和水按照重量比为1:6的比例混合，接着依次加入高岭土粉和凹凸棒粉，在52℃下且速度为40r/min的条件下搅拌反应11h，然后静置25min后，过滤干燥得到混合物a；将纳米氢氧化钙和固体酸搅拌混合均匀得到混合物b；（2）将水凝胶微球和水按照重量比为1:12.5的比例混合，接着加入将步骤（1）中得到的混合物a和混合物b，在46℃下且速度为150r/min的条件下搅拌反应6h，然后依次加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，在速度为400r/min的条件下搅拌反应1.5h，静置25min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥后，再进行研磨得到粒度为120目的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料；所述真空干燥的温度为65℃。
18.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的使用方法是将所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料与水按照重量比为1:6.5的比例混合得到喷淋液，然后用喷淋液对污臭气进行喷淋处理。
19.实施例2：一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，其包括以下重量份数的原料组分：高岭土粉50份、凹凸棒粉30份、纳米氢氧化钙10份、固体酸5份、水凝胶微球10份、硬脂酸钠1份、甲酸铵10份、羟甲基纤维素10份；所述高岭土粉为将高岭土粉碎过50目筛得到的，所述凹凸棒粉为将凹凸棒土粉碎过100目筛得到的；所述固体酸为硫酸锆；所述水凝胶微球的制备方法是将丙烯酰胺、聚乙烯醇和水按照重量比为10:1:50的比例在速度为100r/min的条件下搅拌混合，然后加入由吐温80和吐温40按照重量比为3:1的比例混合的乳化剂，继续搅拌5min后得到混合液，将混合液加热至40～50℃后再加入过硫酸铵，然后在65℃且速度为300r/min的搅拌下反应2h，接着将混合液冷却至室温，加入微
生物菌剂在速度为600r/min的条件下搅拌2h，接着静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀冷冻干燥得到的水凝胶微球；所述微生物菌剂与所述混合液的重量比为1:10；所述微生物菌剂为巨大芽孢杆菌。
20.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将甲酸铵和水按照重量比为1:5的比例混合，接着依次加入高岭土粉和凹凸棒粉，在50℃下且速度为30r/min的条件下搅拌反应10h，然后静置20min后，过滤干燥得到混合物a；将纳米氢氧化钙和固体酸搅拌混合均匀得到混合物b；（2）将水凝胶微球和水按照重量比为1:10的比例混合，接着加入将步骤（1）中得到的混合物a和混合物b，在45℃下且速度为100r/min的条件下搅拌反应5h，然后依次加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，在速度为300r/min的条件下搅拌反应1h，静置20min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥后，再进行研磨得到粒度为100目的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料；所述真空干燥的温度为60℃。
21.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的使用方法是将所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料与水按照重量比为1:5的比例混合得到喷淋液，然后用喷淋液对污臭气进行喷淋处理。
22.实施例3：一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，其包括以下重量份数的原料组分：高岭土粉75份、凹凸棒粉38份、纳米氢氧化钙12份、固体酸6份、水凝胶微球17份、硬脂酸钠4份、甲酸铵17.5份、羟甲基纤维素14份；所述高岭土粉为将高岭土粉碎过70目筛得到的，所述凹凸棒粉为将凹凸棒土粉碎过130目筛得到的；所述固体酸为硅酸铝盐；所述水凝胶微球的制备方法是将丙烯酰胺、聚乙烯醇和水按照重量比为13:2.8:55的比例在速度为150r/min的条件下搅拌混合，然后加入由吐温80和吐温40按照重量比为3:1的比例混合的乳化剂，继续搅拌8min后得到混合液，将混合液加热至48℃后再加入过硫酸铵，然后在72℃且速度为450r/min的搅拌下反应4h，接着将混合液冷却至室温，加入微生物菌剂在速度为700r/min的条件下搅拌2.5h，接着静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥得到的水凝胶微球；所述微生物菌剂与所述混合液的重量比为1:13.5；所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和萎缩芽孢杆菌的组合。
23.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将甲酸铵和水按照重量比为1:8.5的比例混合，接着依次加入高岭土粉和凹凸棒粉，在58℃下且速度为45r/min的条件下搅拌反应12h，然后静置25min后，过滤干燥得到混合物a；将纳米氢氧化钙和固体酸搅拌混合均匀得到混合物b；（2）将水凝胶微球和水按照重量比为1:18的比例混合，接着加入将步骤（1）中得到的混合物a和混合物b，在48℃下且速度为150r/min的条件下搅拌反应7h，然后依次加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，在速度为400r/min的条件下搅拌反应1.5h，静置25min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥后，再进行研磨得到粒度为180目的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料；所述真空干燥的温度为75℃。
24.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的使用方法是将所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料与水按照重量比为1:8.5的比例混合得到喷淋液，然后用喷淋液对污臭气进行喷淋处理。
25.实施例4：一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，其包括以下重量份数的原料组分：高岭土粉80份、凹凸棒粉40份、纳米氢氧化钙20份、固体酸10份、水凝胶微球20份、硬脂酸钠5份、甲酸铵20份、羟甲基纤维素15份；所述高岭土粉为将高岭土粉碎过80目筛得到的，所述凹凸棒粉为将凹凸棒土粉碎过150目筛得到的；所述固体酸为磷酸氢锆；所述水凝胶微球的制备方法是将丙烯酰胺、聚乙烯醇和水按照重量比为15:3:60的比例在速度为200r/min的条件下搅拌混合，然后加入由吐温80和吐温40按照重量比为3:1的比例混合的乳化剂，继续搅拌10min后得到混合液，将混合液加热至50℃后再加入过硫酸铵，然后在75℃且速度为500r/min的搅拌下反应5h，接着将混合液冷却至室温，加入微生物菌剂在速度为800r/min的条件下搅拌3h，接着静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀冷冻干燥得到的水凝胶微球；所述微生物菌剂与所述混合液的重量比为1:15；所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌的组合。
26.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将甲酸铵和水按照重量比为1:10的比例混合，接着依次加入高岭土粉和凹凸棒粉，在60℃下且速度为50r/min的条件下搅拌反应12h，然后静置30min后，过滤干燥得到混合物a；将纳米氢氧化钙和固体酸搅拌混合均匀得到混合物b；（2）将水凝胶微球和水按照重量比为1:20的比例混合，接着加入将步骤（1）中得到的混合物a和混合物b，在50℃下且速度为200r/min的条件下搅拌反应8h，然后依次加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，在速度为500r/min的条件下搅拌反应2h，静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀冷冻干燥后，再进行研磨得到粒度为200目的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料。
27.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的使用方法是将所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料与水按照重量比为1:10的比例混合得到喷淋液，然后用喷淋液对污臭气进行喷淋处理。
28.实施例5：一种无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，其包括以下重量份数的原料组分：高岭土粉65份、凹凸棒粉35份、纳米氢氧化钙18份、固体酸9份、水凝胶微球15份、硬脂酸钠3份、甲酸铵15份、羟甲基纤维素12份；所述高岭土粉为将高岭土粉碎过60目筛得到的，所述凹凸棒粉为将凹凸棒土粉碎过120目筛得到的；所述固体酸为硅酸铝盐；所述水凝胶微球的制备方法是将丙烯酰胺、聚乙烯醇和水按照重量比为12.5:2:55的比例在速度为150r/min的条件下搅拌混合，然后加入由吐温80和吐温40按照重量比为3:1的比例混合的乳化剂，继续搅拌8min后得到混合液，将混合液加热至45℃后再加入过硫酸铵，然后在70℃且速度为400r/min的搅拌下反应3h，接着将混合液冷却至室温，加入微生物菌剂在速度为700r/min的条件下搅拌2.5h，接着静置30min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥得到的水凝胶微球；所述微生物菌剂与所述混合液的重量比为1:13；所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌。
29.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）将甲酸铵和水按照重量比为1:7.5的比例混合，接着依次加入高岭土粉和凹凸棒粉，在55℃下且速度为40r/min的条件下搅拌反应11h，然后静置25min后，过滤干燥得到
混合物a；将纳米氢氧化钙和固体酸搅拌混合均匀得到混合物b；（2）将水凝胶微球和水按照重量比为1:15的比例混合，接着加入将步骤（1）中得到的混合物a和混合物b，在47℃下且速度为150r/min的条件下搅拌反应6.5h，然后依次加入硬脂酸钠和羟甲基纤维素，在速度为400r/min的条件下搅拌反应1.5h，静置25min后，过滤得到沉淀，将沉淀真空干燥后，再进行研磨得到粒度为150目的无机矿物复合污臭气体吸附剂材料；所述真空干燥的温度为75℃。
30.本实施例所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的使用方法是将所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料与水按照重量比为1:8的比例混合得到喷淋液，然后用喷淋液对污臭气进行喷淋处理。
31.对比例1：本对比例与实施例5中所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的区别仅在于，未添加甲酸铵和凹凸棒粉，其制备方法和使用方法与实施例5中所述一致。
32.对比例2：本对比例与实施例5中所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的区别仅在于，未添加水凝胶微球，其制备方法和使用方法与实施例5中所述一致。
33.对比例3：本对比例与实施例5中所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的区别仅在于，未添加凹凸棒粉，其制备方法和使用方法与实施例5中所述一致。
34.对比例4：本对比例与实施例5中所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的区别仅在于，所述水凝胶微球中，未加入微生物菌剂，其制备方法和使用方法与实施例5中所述一致。
35.对比例5：本对比例与实施例5中所述无机矿物复合污臭气体吸附剂材料的区别仅在于，未添加硬脂酸钠，其制备方法和使用方法与实施例5中所述一致。
36.实验例：按照实施例1～5和对比例1～5所述方法制备得到无机矿物复合污臭气体吸附剂材料，取等重量的上述吸附剂材料分别置于一个吸附罐中，然后在25℃下，向每个吸附罐中以相同速度通入同一种的污臭气，对经过吸附罐处理后的污臭气进行检测，具体结果见表1。
37.由上述数据可见，按照本技术所述方法生产得到的复合污臭气体吸附剂能够有效吸附处理vocs、氨气、硫化氢、三甲胺和二硫化碳等不同类型的污臭气体。
38.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。