[发明专利]一种基于碳纳米材料的吸附剂及其制备与使用方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米材料的吸附剂，其特征在于，由碳纳米材料与粘接剂组成，碳纳米材料的质量分数为30-95％，吸附剂的比表面积为100-2000m²/g，其微孔、介孔与大孔的孔容占比为(1～2)：(1～5)：(1～20)。

2.根据权利要求1所述基于碳纳米材料的吸附剂，其特征在于，所述碳纳米材料为碳纳米管、石墨烯与碳纳米颗粒中的一种或多种，粘结剂为无机粘接剂或有机粘接剂，所述无机粘接剂为硅溶胶或铝溶胶，有机粘接剂为PTFE、PVDF、环氧树脂、沥青以及丙烯酸树脂中的一种或多种。

3.权利要求1所述基于碳纳米材料的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)将碳纳米材料、造孔剂与粘接剂掺混后，加入到溶剂中，在20-100℃下混合0.1-8小时形成混合物；

(b)将步骤(a)形成的混合物送入成型机中得到产品，颗粒特征尺寸均在1-10mm范围；

(c)将步骤(b)所得产品，在70-110℃下干燥1-24小时；

(d)利用水或酸去除其中的造孔剂，过滤后，用去离子水洗涤至中性，在70-120℃干燥1-20小时后，得到最终产品。

4.根据权利要求3所述基于碳纳米材料的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，碳纳米材料、造孔剂与粘接剂的质量比为(1～20)：(1～4)：(1～4)，溶剂与固体混合物的质量比为(1：1)～(10：1)，当使用有机粘接剂时，不加溶剂。

5.根据权利要求3所述基于碳纳米材料的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为在水中可溶性盐或在酸中可溶解的化合物，所述在水中可溶性盐为金属氯化物、铵盐以及金属硝酸盐中的一种或多种，所述在酸中可溶解的化合物为金属氧化物和/或金属氢氧化物。

6.根据权利要求3所述基于碳纳米材料的吸附剂的制备方法，其特征在于，若所用造孔剂在水中溶解度小于在酸中的溶解度，则使用水做溶剂；若所用造孔剂在水中溶解度大于在酸中的溶解度，则使用有机溶剂，所述有机溶剂为乙醇、氯仿或丙酮。

7.根据权利要求3所述基于碳纳米材料的吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中得到的产品为条状、片状、管状或球状，相应地，其颗粒特征尺寸为直径、厚度或者长度，所述步骤(d)中用的酸为盐酸或硝酸。

8.权利要求1所述基于碳纳米材料的吸附剂用于吸附流体中非极性有机物的用途。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述流体为液体，非极性有机物的质量分数为4ppm-50％；或者，所述流体为气体，非极性有机物的质量分数为4ppm-50％。

10.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，其用法如下：

(1)将吸附剂装入设备中，上下两端开孔盖板固定，使吸附剂床层体积在吸附与脱附操作过程中高度变化率小于10％；

(2)通入被处理的流体，流体在-25-150℃，-0.05～10MPa状态下流过吸附剂床层，检测通过后的流体成分，如果流体中非极性有机物含量不再下降时，视为吸附饱和；

(3)若第(2)步骤处理物为液体时，在100-0.02Pa的条件下，将吸附剂上的液体抽吸5-30分钟，然后通入比吸附温度高50-100℃的蒸汽或吹扫气体，吹扫气体为氮气、氩气、氦气以及烟道气中的一种或多种，将吸附剂上的非极性有机物进行脱附，当通过的蒸汽或吹扫气体中非极性有机物的含量不再变化时，视为脱附完全；

(4)停止通蒸汽或吹扫气体，再通入被处理的液体，将(2)-(4)的步骤，进行循环，实现连续操作；

(5)若第(2)步骤处理物为气体时，通入比吸附温度高50-100℃的蒸汽或吹扫气体，吹扫气体为氮气、氩气、氦气以及烟道气中的一种或多种，将吸附剂上的非极性有机物进行脱附，当通过的蒸汽或吹扫气体中非极性有机物含量不再变化时，视为脱附完全；

(6)停止通蒸汽或吹扫气体，再通入被处理气体将(5)-(6)的步骤，进行循环，实现连续操作。