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一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-05-16
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-12-07
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-11-06
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-05-16
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810464703.8 申请日 2018-05-16
公开/公告号 CN108786724B 公开/公告日 2020-11-06
授权日 2020-11-06 预估到期日 2038-05-16
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 B01J20/20B01J20/24B01J20/30B01J21/02C02F1/28C02F101/16 主分类号 B01J20/20
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 2 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN106957070A、CN106824206A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 芜湖市创源新材料有限公司 当前专利权人 芜湖市创源新材料有限公司
发明人 高恒东、胡佳佳 第一发明人 高恒东
地址 安徽省芜湖市繁昌县峨山镇柏树工业园 邮编 241000
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省芜湖市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
安徽合肥华信知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
余成俊
摘要
本发明公开了一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,由城市污泥、壳聚糖、三聚磷酸钠、稻壳、偏铝酸钠、硝酸镍等原料制成,本发明利用城市污泥水热炭化得到发达孔隙结构的水热炭,结合多官能团的壳聚糖,并通过三聚磷酸钠交联,一方面以形成网络结构弥补壳聚糖低孔缺点,另一方面可降低传质阻力,有助于水体中氨氮的吸附,同时通过氢氧化钙和氢氧化铝制备钙铝石,与镍基催化剂进行复配,利用其中自由氧结构提高镍基催化剂的抗积碳性,增强催化性能,实现快速降解处理吸附物的目的。最终得到的多组份吸附剂,其物理化学性质稳定,吸附位点数量众多,吸附容量大,能够有效实现水体氨氮的吸附去除,为水体污染的治理提供了有利的技术支持。
  • 摘要附图
    一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-11-06 授权
2 2018-12-07 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 20/20 专利申请号: 201810464703.8 申请日: 2018.05.16
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将城市污泥离心进行初步脱水,干燥后粉碎至500-600μm,将其与水按质量比(1- 
3):(17-19)混合均匀,送入反应釜中在200-240℃下反应10-12小时,取出后干燥得到水热 炭备用;
(2)将壳聚糖溶液与三聚磷酸钠溶液按质量比(5-6):(1-2)混合,超声均匀,用氢氧化钠溶液调节pH至中性,静置20-40分钟后冷冻干燥,得壳聚糖聚合物备用;
(3)将稻壳用水洗净后晒干,粉碎过60-80目筛,送入煅烧炉内,升温至600-650℃,有氧 煅烧4-5小时,冷却至室温后与偏铝酸钠混合,加入到8-10倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液 中,在25-30℃水浴下搅拌90-120分钟,之后将混合液装入水热反应釜内,密封后置于烘箱 中在120-130℃下晶化10-12小时,完成后移出混合液,并用水冲洗至pH在9以下,抽滤烘干, 磨细过80-100目筛备用;(4)将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比(5-6):7共同投入球磨机中,在300-400转/分下研磨4-5小时,之后在马弗炉中,于700-800℃下煅烧3-4小时,磨细后与硝酸镍、步骤3所得产 物按质量比(3-4):1:(10-11)混合后加入到15-20倍质量的水中,搅拌至固液充分混合,再 将其置于105-110℃干燥箱中干燥,干燥后送入马弗炉中于800-
1000℃下煅烧4-6小时,得 到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用;
(5)将步骤1所得水热炭、步骤2所得壳聚糖聚合物以及步骤4所得催化剂按质量比(14- 
16):(2-3):(1-2)混合投入造粒机中挤压造粒,筛分后称重包装,即得所述的镍基水体氨氮吸附剂。

2.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2中壳聚糖溶液为将壳聚糖按固液比(3-4):1mg/mL溶于质量分数为2%的乙酸溶液中制备而成,所述三聚磷酸钠溶液浓度为0.5-0.6mg/mL。

3.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2中超声条件为在30-32kHz下超声分散5-15分钟。

4.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,其特征在于,所述步骤3中偏铝酸钠用量为稻壳质量的20-25%。

5.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,其特征在于,所述步骤4中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行。

6.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,其特征在于,所述步骤5中水热炭、壳聚糖聚合物、催化剂的质量比为15:3:2。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及吸附材料技术领域,尤其涉及一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法。

背景技术

[0002] 氨氮是水产养殖中最突出的水污染因子,也是藻类及浮游生物过度繁殖导致水体富营养化的主要污染因子之一。2016年全国各地水质月报显示,全国920条河流的1652个断面中氨氮是主要污染物之一,江河总体呈轻污染。环保部2016年6月发布的水质需改善控制单元信息清单中,2020年的水质控制目标中将氨氮单独列为重点控制项目。
[0003] 生物硝化反硝化法、汽提法、折点加氯法、离子交换法和吸附法等是去除水中氨氮的常用方法,其中吸附法由于吸附剂种类众多,还具有工艺简单、操作方便、出水稳定等优点,成为研究的热点,而廉价易得、性能优异是选择吸附材料的关键,其中通过催化剂改善吸附材料性能具有广泛的应用空间。
[0004] 镍基催化剂具有优良的有机污染的催化裂解性能,将其插入到吸附剂制备中,能在吸附剂中增加有机催化裂解表面活性中心数量,提高污染物中碳氢键断裂速率,实现污染物的降解,但由于单金属镍基催化剂容易积碳导致失活,因此需要寻求良好的复配材料和载体使催化剂具备抗积碳及硫化氢的能力,从而增强催化剂使用性能。
[0005] 钙铝石材料由于其本身具有特殊的自由氧结构,可与有机物裂解生成的积碳反应生成一氧化碳,因此与镍基催化剂复配能有效提高稳定性。水稻是典型的硅酸植物,其遗传特性决定了其选择吸收和富集硅较多,经炭化改性处理后具有极强的吸附性和较大的吸附容量。基于此,将钙铝石材料和炭化改性处理的水稻与镍基催化剂复配,再应用于吸附剂的制备中,可有效扩展吸附剂性能,满足人们的需求,具有较好的使用前景。

发明内容

[0006] 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008] 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0009] (1)将城市污泥离心进行初步脱水,干燥后粉碎至500-600μm,将其与水按质量比(1-3):(17-19)混合均匀,送入反应釜中在200-240℃下反应10-12小时,取出后干燥得到水热炭备用;
[0010] (2)将壳聚糖溶液与三聚磷酸钠溶液按质量比(5-6):(1-2)混合,超声均匀,用氢氧化钠溶液调节pH至中性,静置20-40分钟后冷冻干燥,得壳聚糖聚合物备用;
[0011] (3)将稻壳用水洗净后晒干,粉碎过60-80目筛,送入煅烧炉内,升温至600-650℃,有氧煅烧4-5小时,冷却至室温后与偏铝酸钠混合,加入到8-10倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中,在25-30℃水浴下搅拌90-120分钟,之后将混合液装入水热反应釜内,密封后置于烘箱中在120-130℃下晶化10-12小时,完成后移出混合液,并用水冲洗至pH在9以下,抽滤烘干,磨细过80-100目筛备用;
[0012] (4)将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比(5-6):7共同投入球磨机中,在300-400转/分下研磨4-5小时,之后在马弗炉中,于700-800℃下煅烧3-4小时,磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比(3-4):1:(10-11)混合后加入到15-20倍质量的水中,搅拌至固液充分混合,再将其置于105-110℃干燥箱中干燥,干燥后送入马弗炉中于800-1000℃下煅烧4-6小时,得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用;
[0013] (5)将步骤1所得水热炭、步骤2所得壳聚糖聚合物以及步骤4所得催化剂按质量比(14-16):(2-3):(1-2)混合投入造粒机中挤压造粒,筛分后称重包装,即得本发明氨氮吸附剂。
[0014] 所述步骤2中壳聚糖溶液为将壳聚糖按固液比(3-4):1mg/mL溶于质量分数为2%的乙酸溶液中制备而成,所述三聚磷酸钠溶液浓度为0.5-0.6mg/mL。
[0015] 所述步骤2中超声条件为在30-32kHz下超声分散5-15分钟。
[0016] 所述步骤3中偏铝酸钠用量为稻壳质量的20-25%。
[0017] 所述步骤4中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行。
[0018] 所述步骤5中水热炭、壳聚糖聚合物、催化剂的质量比为15:3:2。
[0019] 本发明的优点是:
[0020] 本发明利用城市污泥水热炭化得到发达孔隙结构的水热炭,结合多官能团的壳聚糖,并通过三聚磷酸钠交联,一方面以形成网络结构弥补壳聚糖低孔缺点,另一方面可降低传质阻力,有助于水体中氨氮的吸附,同时通过氢氧化钙和氢氧化铝制备钙铝石,与镍基催化剂进行复配,利用其中自由氧结构提高镍基催化剂的抗积碳性,增强催化性能,再加以稻壳的多步处理,作为负载物为镍/钙铝石催化剂提供搭载位点,可以提高镍基催化剂结合的稳定性,提高复合材料强度,并增加有机催化裂解表面活性中心数量,实现快速降解处理吸附物的目的。最终得到的多组份吸附剂,其物理化学性质稳定,吸附位点数量众多,吸附容量大,能够有效实现水体氨氮的吸附去除,为水体污染的治理提供了有利的技术支持。

实施方案

[0021] 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0022] (1)将城市污泥离心进行初步脱水,干燥后粉碎至500μm,将其与水按质量比3:17混合均匀,送入反应釜中在200℃下反应10小时,取出后干燥得到水热炭备用;
[0023] (2)将壳聚糖溶液与0.5mg/mL的三聚磷酸钠溶液按质量比5:2混合,在30kHz下超声分散10分钟,用氢氧化钠溶液调节pH至中性,静置20分钟后冷冻干燥,得壳聚糖聚合物备用,其中壳聚糖溶液为将壳聚糖按固液比4:1mg/mL溶于质量分数为2%的乙酸溶液中制备而成;
[0024] (3)将稻壳用水洗净后晒干,粉碎过60目筛,送入煅烧炉内,升温至600℃,有氧煅烧4小时,冷却至室温后与稻壳质量20%的偏铝酸钠混合,加入到8倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中,在25℃水浴下搅拌90分钟,之后将混合液装入水热反应釜内,密封后置于烘箱中在120℃下晶化10小时,完成后移出混合液,并用水冲洗至pH在9以下,抽滤烘干,磨细过80目筛备用;
[0025] (4)将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比5.5:7共同投入球磨机中,在300转/分下研磨4小时,之后在马弗炉中,于700℃下煅烧3小时,磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比
4:1:10混合后加入到15倍质量的水中,搅拌至固液充分混合,再将其置于105℃干燥箱中干燥,干燥后送入马弗炉中于800℃下煅烧4小时,其中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行,得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用;
[0026] (5)将步骤1所得水热炭、步骤2所得壳聚糖聚合物以及步骤4所得催化剂按质量比15:3:2混合投入造粒机中挤压造粒,筛分后称重包装,即得本发明氨氮吸附剂。
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