[发明专利]一种含活性炭复合载体及其制备方法

说明书

本发明提供一种含活性炭复合载体及其制备方法，所述复合载体包括活性炭、硅铝粘土、4A分子筛和粘结组分。所述复合载体的前驱体为活性炭、硅铝粘土、无机粘结剂和碱溶性纤维短切丝制备成型的颗粒，颗粒经碱液水热处理制得外层表面富含硅铝粘土原位转晶生成的4A分子筛以及羟基化活性炭的复合载体。所述复合载体结构稳定，吸附能力强，有机污染物深度脱除能力高。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，特别是涉及一种复合载体和催化剂及制备方法。

背景技术

常规催化剂处理有机污染物时，当污染物浓度降低以后，由于催化剂表面污染物初始浓度降低而导致反应速率低下，驱动力不足，很难达到高浓度时污染物的去除效果。为了进一步提高有机污染物去除率，需要比高污染物浓度时投加更多的氧化剂，因此处理有机污染物的经济性受到严重影响。开发具有微纳米孔道结构的高吸附性能催化新材料可以高效富集污染物到催化剂表面，提高污染物传质速率和催化处理反应物初始浓度，实现污染物原位、实时催化降解，在相同的氧化剂和催化剂用量情况下提高有机污染物去除效果。

催化氧化降解有机污染物的过程中，主要发生的是表面反应，催化剂表面的孔道结构和活性组分对处理效果有很大的影响，催化剂的表面改性成为提高催化剂活性的重要手段。文献中使用结构可控的高分子有机物处理低浓度有机污染物，但价格昂贵，很难大规模工业应用。

常规载体如氧化硅、氧化铝成型后结构强度较高，但由于硅铝氧化物属于非p型半导体，缺少足够的电子空穴，亲电性较弱，对氧化剂的吸附活化作用不够强烈，反应速率受到限制。分子筛具有独特的纳米孔道结构，对有机污染物的吸附速率高，但分子筛价格昂贵，用于污染物处理过程很难大规模应用。活性炭拥有巨大的比表面积，不但可以作为链式反应中羟基自由基引发剂，还可以作为有机物的吸附活性位加速传质过程。然而，纯活性炭作为催化剂载体存在着强度低、磨耗高、易金属流失的缺点。结合硅铝载体强度高、分子筛吸附速率快和活性炭吸附容量高和催化活性好的优点制成复合材料将成为有机污染物催化剂研制与应用的突破点。

CN201210323265.6公开了一种活性炭/氧化铝复合型催化剂载体及其制备方法，是将酸洗后的活性炭与γ-氧化铝混合，加入复合助剂，经混捏、挤条和氮气气氛焙烧制成活性炭/氧化铝复合载体。催化剂表面为氧化铝和活性炭，强度及催化效率增强作用不明显。

刘媛等（山东科技大学，2015）报道了以活性炭纤维为基底，溶胶凝胶法复合A型分子筛，在活性炭纤维的孔道和间隙中形成了分子筛，目的是提高材料的耐燃性，但复合材料仍以微孔为主，对孔道结构改变不明显。

CN201410265829.4公开了一种利用煤矸石制备活性炭-4A型分子筛复合材料的方法，以富含石英煤矸石为主要原料，配入氧化铝或氢氧化铝，外加NaOH做为活化剂，惰性气体气氛下，分别经高温活化、陈化和晶化后制得活性炭-4A型分子筛复合材料，具有微孔和中孔的复合孔结构特征。但该发明中微孔和中孔没有连通，反应传质效率有待提高。

CN201710437471.2公开了一种蜂窝型分子筛-活性炭复合吸附剂、制备方法及其应用，由Y型分子筛、活性炭粉、膨胀石墨、硅溶胶、有机黏结剂混料后，经练泥、真空练泥、陈化、蜂窝挤出成型、低温微波定型、微波真空烧结工艺制取。具有开孔率高、含水率低(3％)、耐水阻燃等优点，作为VOCs吸附剂使用。该发明采用混合成型方法制得复合材料，体相分子筛利用率较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种具有交联互通微米孔道结构的含活性炭复合载体及其制备方法，所述复合载体结构稳定，吸附能力强，有机污染物深度脱除能力高。

本发明第一方面提供一种含活性炭复合载体，所述复合载体包括活性炭、硅铝粘土、4A分子筛和粘结组分；其中，活性炭占复合载体总重量的10%～40%，优选为20%～30%；硅铝粘土占复合载体总重量的5%～60%，优选为15%～40%；4A分子筛占复合载体总重量的20%～45%，优选为30%～40%；粘结组分占复合载体总重量的2%～10%，优选为3%～7%。