本發明專利申請是針對申請號為：2015102044174的分案申請，原申請的申請日為：2015-04-24，發明創造名稱為：一種用于凈化空氣中vocs的復合吸附劑。
本發明涉及大氣中vocs治理領域，更具體地說，涉及一種復合吸附劑混勻料、吸附劑顆粒及凈化vocs的復合吸附劑的制備方法。
背景技術：
vocs通常是指在常溫常壓下，具有高蒸氣壓、易揮發的有機化學物質，主要包括烷烴、烯烴和芳香烴以及各種含氧烴、鹵代烴、氮烴、硫烴、低沸點多環芳烴等，是空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物。由于vocs涉及種類較多，其物化性質表現出多樣性，具有一定的潛在危害。一些活性強的vocs可以在一定條件下與氮氧化物發生光化學反應，引起地表臭氧濃度的增加，形成光化學煙霧污染，也可以與大氣中的一些自由基反應，形成二次有機氣溶膠。最近的一些研究結果表明vocs可對人體健康造成一定的危害。
2010年5月國務院辦公廳發布的《環境保護部門關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量指導意見的通知》首次正式地從國家的層次上提出了開展vocs防治工作，并將一些重點行業vocs作為防控重點。推動vocs治理已勢在必行。
吸附法是vocs治理的有效措施，其設備簡單，操作靈活，可以高效、經濟的對空氣中的vocs進行處理。但是目前常采用活性炭、沸石、分子篩等作為vocs吸附劑，或者合成法合成vocs吸附劑，合成方法主要是采用模板法或是溶膠凝膠法合成。現有的vocs吸附劑成本較高、而且吸附效率較差，生成的方法程序繁瑣，對工業設備的要求也相對苛刻。急需研發出一種高效的vocs吸附劑，從而實現vocs高效率、低成本的減排。
經專利檢索，中國專利號：zl201310191480.x，授權公告日：2015年03月11日，發明創造的名稱為：一種空氣中vocs吸附劑的制備方法，該方法包括：1)分析原材料高爐渣的化學成分；2)調節高爐渣ca/(al+si)比和al/(al+si)比；3)反應混合物的制備；4)合成vocs吸附劑。該方法雖然可簡單、經濟的合成了vocs吸附劑，但是該方法不具有普適性，使得實際操作較為復雜。急需開發出一種具有制備簡單的、高效率的vocs吸附劑。
技術實現要素：
1.發明要解決的技術問題
本發明的目的在于克服現有技術中，vocs吸附劑成本較高、而且吸附效率較差，生成的方法程序繁瑣，對工業設備的要求也相對苛刻的不足，提供了一種復合吸附劑混勻料、吸附劑顆粒及凈化vocs的復合吸附劑的制備方法，本發明的復合吸附劑混勻料對空氣中的vocs具有較強的吸附能力，操作簡單，成本低廉，從而實現vocs高效率、低成本的減排；進一步地，復合吸附劑混勻料經制粒過程可以得到吸附劑顆粒，進一步地，吸附劑顆粒進一步加熱得到凈化vocs的復合吸附劑。
2.技術方案
為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
本發明的一種復合吸附劑混勻料的制備方法，混合物a與混合物b加入攪拌機中加水進行混合，向攪拌機中加入添加劑，混合均勻后制備得到吸附劑混勻料；所述混合物a包括活性氧化鋁、活性碳、鐵礦粉；混合物b包括球團礦篩下料、生物質材料、鎂質紅土鎳礦、高嶺土。
優選地，(1)制備混合物a：活性氧化鋁、活性碳、鐵礦粉、依次加入到攪拌機中，混合均勻后制得混合物a；(2)制備混合物b：球團礦篩下料、生物質材料、鎂質紅土鎳礦、高嶺土、依次加入到攪拌機中，混合均勻后制得混合物b；(3)制備吸附劑混勻料：將制備的混合物a與混合物b加入攪拌機中加水進行混合，向攪拌機中加入添加劑，混合均勻后制備得到吸附劑混勻料。
優選地，混合物a的制備方法為：按質量份數稱取活性氧化鋁30-50份，活性碳40-60份，鐵礦粉15-20份，依次加入到攪拌機中，并攪拌20min，攪拌機轉速為150r/min，混合均勻后制得混合物a。
優選地，混合物b的制備方法為：按質量份數稱取球團礦篩下料10-20份，生物質材料8-15份，鎂質紅土鎳礦2-4份，高嶺土5-10份，依次加入到攪拌機中，攪拌機轉速為180r/min，混合均勻后制得混合物b。
優選地，吸附劑混勻料的制備方法為：將制備的混合物a與混合物b加入攪拌機中加水進行混合，向攪拌機中加入添加劑15-25份，混合均勻后制備得到吸附劑混勻料。
優選地，所述的添加劑由海泡石、海藻酸鈣、氮化碳、al2o3微粉和沸石組成。
優選地，鐵礦粉是由楊迪粉、哈莫斯利粉和梅山精礦混合制成。
優選地，所述的生物質材料的粒度組成為≤1.0mm：20％，1.0-2.0mm：40％；2.0-3.0mm：40％。
本發明的一種復合吸附劑顆粒的制備方法，采用上述的吸附劑混勻料的制備方法制備得到吸附劑混勻料，吸附劑混勻料加入圓筒混料機中，混圓筒混料機轉速為30r/min，進行制粒，使得制成的吸附劑具有一定了顆粒度；制粒完成后制備得到吸附劑顆粒。
本發明一種凈化vocs的復合吸附劑的制備方法，采用上述的復合吸附劑顆粒的制備方法制備得到的吸附劑顆粒，將吸附劑顆粒放置到烘箱中進行加熱，其具體的加熱步驟如下：
首先，以5℃/min的升溫速度，升溫到80℃；
其次，以2℃/min的升溫速度，升溫到105℃；
最后，以2℃/min的升溫速度，升溫到250℃。
本發明所述的吸附劑由活性氧化鋁、活性碳、鐵礦粉、球團篩下料和添加劑等組分組成。
更進一步地，所述的吸附劑由活性氧化鋁、活性碳、鐵礦粉、球團篩下料、生物質材料、鎂質紅土鎳礦、高嶺土和添加劑組成。
更進一步地，所述的吸附劑的各組分按如下質量份組成：
更進一步地，所述的添加劑由海泡石、海藻酸鈣、氮化碳、al2o3微粉和沸石組成。
更進一步地，所述的活性氧化鋁的粒度按如下質量百分含量組成：粒度≤0.074mm：5％，0.074-3.0mm：25％，3.0-5.0mm：40％；5.0-10.0mm：30％；所述的活性碳的粒度按如下質量百分含量組成：粒度≤0.074mm：5％，0.074-5.0mm：55％；5.0-10.0mm：40％。
3.有益效果
采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：
(1)本發明的一種復合吸附劑混勻料、吸附劑顆粒及凈化vocs的復合吸附劑的制備方法，該吸附劑通過活性氧化鋁、活性碳、鐵礦粉、球團篩下料、生物質材料、鎂質紅土鎳礦、高嶺土和添加劑創造性的組分配比，以及活性氧化鋁、活性碳特殊的粒度組成，使得吸附劑具有較高的孔隙度和比表面積，當vocs與吸附劑接觸時，吸附劑可以和vocs充分接觸，從而有利于vocs的脫除，在提高比表面積的同時，進一步提高了吸附劑的吸附能力，特別是添加劑的加入，增加了材料的微孔性，提高吸附能力。
(2)本發明的生物質材料、球團篩下料、鐵礦粉等材料的合理配入，不但改善了vocs吸附效果，而且使得吸附劑具有廣泛的材料來源，進一步降低了吸附劑的成本。
具體實施方式
為進一步了解本發明的內容，下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
實施例1
本實施例的一種復合吸附劑混勻料、吸附劑顆粒及凈化vocs的復合吸附劑的制備方法，所述的吸附劑各組分按如下質量份組成：活性氧化鋁30kg，活性碳40kg，鐵礦粉15kg，球團礦篩下料10kg，生物質材料8kg，鎂質紅土鎳礦2kg，高嶺土5kg，添加劑15kg。創造性的組分配比，以及活性氧化鋁、活性碳特殊的粒度組成，使得吸附劑具有較高的孔隙度和比表面積，當vocs與吸附劑接觸時，吸附劑可以和vocs充分接觸，從而有利于vocs的脫除，在提高比表面積的同時，進一步提高了吸附劑的吸附能力。
值得說明的是：所述的活性氧化鋁的粒度按如下質量百分含量組成：粒度≤0.074mm：5％，0.074-3.0mm：25％，3.0-5.0mm：40％；5.0-10.0mm：30％；所述的活性碳的粒度按如下質量百分含量組成：粒度≤0.074mm：5％，0.074-5.0mm：55％；5.0-10.0mm：40％。
此外，所述的鐵礦粉是由楊迪粉、哈莫斯利粉和梅山精礦混合制成，其中各組分的質量百分含量為：楊迪粉：15％；哈莫斯利粉：30％；梅山精礦：55％，所述的楊迪粉為產于澳大利亞的鐵礦粉，其成分的質量百分含量為：tfe：56.94％，sio2：5.66％，al2o3：1.68％，cao：0.078％，mgo：0.11％，p：0.052％，s：0.0050，其余為不可避免雜質；所述的哈粉為哈默斯利粉，其成分的質量百分含量為：tfe：61.90％，sio2：3.75％，al2o3：2.42％，cao：0.071％，mgo：0.088％，p：0.12％，s：0.021％，其余為不可避免雜質；所述的梅精為梅山精礦：其成分的質量百分含量為：tfe：55.98％，sio2：4.91％，al2o3：0.96％，cao：3.51％，mgo：1.18％，p：0.11％，s：0.51％，其余為不可避免雜質。所述的鐵礦粉的粒度組成為：≤1.0mm：50％，1.0-5.0mm：40％，5.0-8.0mm：10％。創造性的提出將適當的礦粉應用于吸附劑，改善了吸附劑對vocs的吸附性能和催化活性，提高了對vocs的凈化能力。
所述的球團礦篩下料為添加有塑料粉的球團礦篩下料，其中塑料球團礦篩的塑料添加量為球團總質量的0.5％。所述的生物質材料由玉米芯碎片、稻殼和大豆秸稈組成，其中各組分的質量百分含量為：玉米芯碎片：80％；稻殼：15％；大豆秸稈：5％；且所述的生物質材料的粒度組成為≤1.0mm：20％，1.0-2.0mm：40％；2.0-3.0mm：40％。
所述的鎂質紅土鎳礦的粒度為1.0-3.0mm，所述的高嶺土為龍巖高嶺土，屬風化殘余型高嶺土礦床，其成分的質量百分含量為：sio2：46.60％，al2o3：39.8％，其他為不可避免的雜質。而且鎂質紅土鎳礦的加入，可以進一步的吸附空氣中的zn等物質。
所述的添加劑由海泡石、海藻酸鈣、氮化碳、al2o3微粉和沸石組成，其中各組分的質量百分含量為：海泡石：20％；海藻酸鈣：20％；氮化碳：30％；al2o3微粉：5％；沸石：25％。所述的海泡石是一種纖維狀的含水硅酸鎂，通常呈白、淺灰、淺黃等顏色，不透明也沒有光澤，其質量百分含量為：sio2：56.57％，al2o3：24.15％，其余為不可避免的雜質，所述的海泡石的平均粒徑為：0.5-3.0mm，所述的海藻酸鈣粉末狀，白色至淺黃色不定，無臭無味，不溶于水，該海藻酸鈣的粒度為：0.5-2.5mm。添加劑的加入使得吸附劑對vocs具有較好的吸附能力，氮化碳增加了材料的微孔性，提高吸附能力。
本實施例的一種復合吸附劑混勻料的制備方法，
步驟一：原料混合混勻
(1)制備混合物a：按質量份數稱取活性氧化鋁30kg，活性碳40kg，鐵礦粉15kg，依次加入到攪拌機中，并攪拌20min，攪拌機轉速為150r/min，混合均勻后制得混合物a；
(2)制備混合物b：按質量份數稱取球團礦篩下料10kg，生物質材料8kg，鎂質紅土鎳礦2kg，高嶺土5kg，依次加入到攪拌機中，并攪拌15min，攪拌機轉速為180r/min，混合均勻后制得混合物b；
(3)制備吸附劑混勻料：將步驟一中制備的混合物a與混合物b加入攪拌機中加水進行混合，攪拌25min，混合均勻后向攪拌機中加入添加劑15kg，繼續攪拌18min，混合均勻后制備得到吸附劑混勻料；
本實施例的一種復合吸附劑顆粒的制備方法
步驟二：制粒
將步驟一中制備得到的吸附劑混勻料加入圓筒混料機中，混合6min，圓筒混料機轉速為30r/min；制粒完成后制備得到吸附劑顆粒；
本實施例的一種凈化vocs的復合吸附劑的制備方法
步驟三：加熱處理
將步驟二中制備得到的吸附劑顆粒，放置到烘箱中進行加熱，其具體的加熱步驟如下：
首先，以5℃/min的升溫速度，升溫到80℃，保溫30min；
其次，以2℃/min的升溫速度，升溫到105℃，保溫120min；
最后，以2℃/min的升溫速度，升溫到250℃，保溫60min；
本實施例步驟一：一種復合吸附劑混勻料的制備方法是為了原料充分攪拌，從而混勻原料，活性氧化鋁、活性碳的特殊粒度組成，再通過步驟二：一種復合吸附劑顆粒的制備方法在圓筒混料機上進行攪拌，進行制粒，使得制成的吸附劑具有一定了顆粒度，使得在將吸附劑裝入吸附裝置后具有一定的透氣性，且空氣可以充分的與吸附劑接觸，提高了吸附劑的吸附能力。
在實驗室實驗中，將吸附劑填充在吸附箱中，吸附箱設置有加熱裝置，加熱裝置的加熱溫度為300-350℃，使得在加熱的條件下，利用吸附劑中的金屬的催化分解vocs，再加之吸附劑對vocs的有效吸附，實現vocs高效率的脫除，吸附劑填充厚度為1400mm，從進口處通入含有vocs的空氣，vocs的濃度為1.50mg/m3，利用氣相色譜分析檢測出口vocs的濃度為0.32mg/m3，吸附劑空氣中的vocs的吸附率達到78.67％，具有較好的吸附效果；而且吸附劑中合理配入生物質材料、球團篩下料和鐵礦粉等材料，不但改善了vocs吸附效果，而且進一步降低了吸附劑的成本，從而實現vocs高效率、低成本的減排。
實施例2
本實施例的一種復合吸附劑混勻料、吸附劑顆粒及凈化vocs的復合吸附劑的制備方法，所述的吸附劑各組分按如下質量份組成：活性氧化鋁35kg，活性碳55kg，鐵礦粉18kg，球團礦篩下料15kg，生物質材料12kg，鎂質紅土鎳礦3kg，高嶺土8kg，添加劑20kg。創造性的組分配比，以及活性氧化鋁、活性碳特殊的粒度組成，使得吸附劑具有較高的孔隙度和比表面積，當vocs與吸附劑接觸時，吸附劑可以和vocs充分接觸，從而有利于vocs的脫除，在提高比表面積的同時，進一步提高了吸附劑的吸附能力。
本實施例的一種復合吸附劑顆粒的制備方法
步驟一：原料混合混勻
(1)制備混合物a：按質量份數稱取活性氧化鋁35kg，活性碳55kg，鐵礦粉18kg，依次加入到攪拌機中，并攪拌20min，攪拌機轉速為150r/min，混合均勻后制得混合物a；
(2)制備混合物b：按質量份數稱取球團礦篩下料15kg，生物質材料12kg，鎂質紅土鎳礦3kg，高嶺土8kg，依次加入到攪拌機中，并攪拌15min，攪拌機轉速為180r/min，混合均勻后制得混合物b；
(3)制備吸附劑混勻料：將步驟一中制備的混合物a與混合物b加入攪拌機中，加水進行混合，攪拌25min，混合均勻后向攪拌機中加入添加劑20kg，繼續攪拌18min，混合均勻后制備得到吸附劑混勻料；
本實施例的一種復合吸附劑顆粒的制備方法
步驟二：制粒
將步驟一中制備得到的吸附劑混勻料加入圓筒混料機中，混合6min，圓筒混料機轉速為30r/min；制粒完成后制備得到吸附劑顆粒；
本實施例的一種凈化vocs的復合吸附劑的制備方法
步驟三：加熱處理
將步驟二中制備得到的吸附劑顆粒，放置到烘箱中進行加熱，其具體的加熱步驟如下：
首先，以5℃/min的升溫速度，升溫到80℃，保溫30min；
其次，以2℃/min的升溫速度，升溫到105℃，保溫120min；
最后，以2℃/min的升溫速度，升溫到250℃，保溫60min；
本實施例步驟一：一種復合吸附劑混勻料的制備方法是為了原料充分攪拌，從而混勻原料，活性氧化鋁、活性碳的特殊粒度組成，再通過步驟二：一種復合吸附劑顆粒的制備方法在圓筒混料機上進行攪拌，進行制粒，使得制成的吸附劑具有一定了顆粒度，使得在將吸附劑裝入吸附裝置后具有一定的透氣性，且空氣可以充分的與吸附劑接觸，提高了吸附劑的吸附能力。
在實驗室實驗中，將吸附劑填充在吸附箱中，吸附箱設置有加熱裝置，加熱裝置的加熱溫度為300-350℃，吸附劑填充厚度為1600mm，從進口處通入含有vocs的空氣，vocs的濃度為1.50mg/m3，利用氣相色譜分析檢測出口vocs的濃度為0.28mg/m3，吸附劑空氣中的vocs的吸附率達到81.33％，具有較好的吸劑效果；而且吸附劑中合理配入生物質材料、球團篩下料和鐵礦粉等材料，不但改善了vocs吸附效果，而且進一步降低了吸附劑的成本，從而實現vocs高效率、低成本的減排。
實施例3
本實施例的一種復合吸附劑混勻料、吸附劑顆粒及凈化vocs的復合吸附劑的制備方法，所述的吸附劑各組分按如下質量份組成：活性氧化鋁50kg，活性碳60kg，鐵礦粉20kg，球團礦篩下料20kg，生物質材料15kg，鎂質紅土鎳礦4kg，高嶺土10kg，添加劑25kg。創造性的組分配比，以及活性氧化鋁、活性碳特殊的粒度組成，使得吸附劑具有較高的孔隙度和比表面積，當vocs與吸附劑接觸時，吸附劑可以和vocs充分接觸，從而有利于vocs的脫除，在提高比表面積的同時，進一步提高了吸附劑的吸附能力。
本實施例的一種復合吸附劑顆粒的制備方法
步驟一：原料混合混勻
(1)制備混合物a：按質量份數稱取活性氧化鋁50kg，活性碳60kg，鐵礦粉20kg，依次加入到攪拌機中，并攪拌20min，攪拌機轉速為150r/min，混合均勻后制得混合物a；
(2)制備混合物b：按質量份數稱取球團礦篩下料20kg，生物質材料15kg，鎂質紅土鎳礦4kg，高嶺土10kg，依次加入到攪拌機中，并攪拌15min，攪拌機轉速為180r/min，混合均勻后制得混合物b；
(3)制備吸附劑混勻料：將步驟一中制備的混合物a與混合物b加入攪拌機中，加水進行混合，攪拌25min，混合均勻后向攪拌機中加入添加劑25kg，繼續攪拌18min，混合均勻后制備得到吸附劑混勻料；
本實施例的一種復合吸附劑顆粒的制備方法
步驟二：制粒
將步驟一中制備得到的吸附劑混勻料加入圓筒混料機中，混合6min，圓筒混料機轉速為30r/min；制粒完成后制備得到吸附劑顆粒；
本實施例的一種凈化vocs的復合吸附劑的制備方法
步驟三：加熱處理
將步驟二中制備得到的吸附劑顆粒，放置到烘箱中進行加熱，其具體的加熱步驟如下：
首先，以5℃/min的升溫速度，升溫到80℃，保溫30min；
其次，以2℃/min的升溫速度，升溫到105℃，保溫120min；
最后，以2℃/min的升溫速度，升溫到250℃，保溫60min；
本實施例步驟一：一種復合吸附劑混勻料的制備方法是為了原料充分攪拌，從而混勻原料，活性氧化鋁、活性碳的特殊粒度組成，再通過步驟二：一種復合吸附劑顆粒的制備方法在圓筒混料機上進行攪拌，進行制粒，使得制成的吸附劑具有一定了顆粒度，使得在將吸附劑裝入吸附裝置后具有一定的透氣性，且空氣可以充分的與吸附劑接觸，提高了吸附劑的吸附能力。
在實驗室實驗中，將吸附劑填充在吸附箱中，吸附箱設置有加熱裝置，加熱裝置的加熱溫度為300-350℃，吸附劑填充厚度為1000mm，從進口處通入含有vocs的空氣，vocs的濃度為1.50mg/m3，利用氣相色譜分析檢測出口vocs的濃度為0.59mg/m3，吸附劑空氣中的vocs的吸附率達到60.67％，具有較好的吸附效果；而且吸附劑中合理配入生物質材料、球團篩下料和鐵礦粉等材料，不但改善了vocs吸附效果，而且進一步降低了吸附劑的成本，從而實現vocs高效率、低成本的減排。
實施例4
本實施例的基本內容同實施例1，其不同之處在于：所述的添加劑由海泡石、氮化碳、al2o3微粉、蒙脫石、硼礦粉和沸石組成，其中各組分的質量百分含量為：海泡石：10％；海氮化碳：30％；al2o3微粉：5％；蒙脫石：25％；硼礦粉：5％；沸石：25％。
在實驗室實驗中，將吸附劑填充在吸附箱中，吸附箱設置有加熱裝置，加熱裝置的加熱溫度為300-350℃，吸附劑填充厚度為1400mm，從進口處通入含有vocs的空氣，vocs的濃度為1.50mg/m3，利用氣相色譜分析檢測出口vocs的濃度為0.27mg/m3，吸附劑空氣中的vocs的吸附率達到82.00％，具有較好的吸附效果；而且吸附劑中合理配入生物質材料、球團篩下料和鐵礦粉等材料，不但改善了vocs吸附效果，而且進一步降低了吸附劑的成本，從而實現vocs高效率、低成本的減排。此外，通過改變添加劑的組分配比，進一步的提高了vocs的吸附效率。
表1實施例1-4中的吸附劑的吸附效率