[发明专利]含有层状双氢氧化物和活性炭的吸附剂

说明书

本发明涉及一种吸附挥发性化合物特别是含硫化合物的材料。已发现适于高挥发性化合物的高表面积的吸附剂可通过在粉末活性炭(PAC)的表面上生长层状双氢氧化物(LDH)的纳米颗粒获得。本发明公开了一种复合吸附剂，其包含通式为[M²⁺_1‑xM³⁺_x(OH)₂]^q+(X^n‑)_q/n·yH₂O的层状双氢氧化物(LDH)的纳米颗粒和粉末活性炭(PAC)，其中，M²⁺＝Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺或Zn²⁺；M³⁺＝Al³⁺或Fe³⁺；x＝[M³⁺]/[M³⁺+M²⁺]；q＝x；n＝1至4；和y＝LDH上存在的水分子数；X＝选自卤化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐的阴离子或来自有机源的阴离子部分；其中，所述复合材料可通过水热法获得，该水热法依次包括以下步骤：(a)将粉末活性炭与M²⁺的水溶性盐和M³⁺的水溶性盐接触和混合；(b)向步骤(a)的分散体中加入碱；(c)通过将步骤(b)的分散体加热至80至100℃以使其老化；(d)通过任何方式分离分散体的水相和分散相；以及(e)用水洗涤所述分散相以除去过量的碱，得到复合吸附剂，其中，所述层状双氢氧化物(LDH)的纳米颗粒的量为10‑30重量％，并且其中，所述粉末活性炭的粒径为50μm至500μm。

技术领域

本发明涉及吸附剂。特别地，本发明涉及适用于吸附挥发性含硫化合物的复合吸附剂。

背景技术

活性炭和层状双氢氧化物(LDH)(layered double hydroxide)广泛用作吸附剂，尽管用于吸附不同种类的材料。控制高挥发性化合物的吸附和释放的动力学是一个技术问题。作为高表面积材料之一的碳以其吸附和释放挥发性化合物的能力而闻名。然而，碳和金属氢氧化物/氧化物或其它无机吸附剂的混合物没有显示出显著增强的吸附特性。难以通过化学良性途径合成这些化合物，并且模板合成通常导致产物的成本较高且产率较低。

层状双氢氧化物(LDH)通常通过共沉淀方法合成。在这种方法中，在搅拌下将金属离子的水溶液和碱在水池中混合。有时在升高的温度下进行反应以改善颗粒的结晶度和尺寸。然而，通过该方法合成的颗粒具有显著更大的尺寸，通常是微米尺寸。

US 4458030A(KYOWA KAGAKU KOGYO KK,1984)公开了一种吸附剂组合物，其包含水滑石和活性炭的组合。该组合物吸附多种物质。吸附容量不是各成分容量的累加效应。活性炭可以是粉末状或颗粒状。然而，通过将粉末与合适的粘结剂如水和聚乙烯醇混合，由成分的混合物来制备复合材料，并将混合物捏合和模塑。可以将混合物模塑成任何所需的形状，例如直径为1至50mm的空心圆柱体、球体、实心圆柱体或多边形棱柱，然后将其干燥和煅烧。

US 2013/0316898 AA(THE UNIVERSITY OF SURREY)公开了一种复合吸附材料，并且特别地是一种用于吸附和稳定无机物质的高多孔碳基复合材料。复合吸附材料包括多孔碳载体基质和吸附剂物质，其中吸附剂物质在载体基质的孔内沉淀。该发明扩展到这种吸附剂材料的各种用途，例如用于水净化、从废物流中回收金属和修复应用，以及将吸附剂材料改良至土壤中以破坏污染物-受体连接的目的。但是，没有公开挥发性化合物的吸附。

尽管所引用的文章公开了用于各种类型材料的吸附剂，但是用于挥发性化合物特别是含硫化合物的吸附剂仍然未满足需求。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于挥发性化合物的吸附剂。

另一个目的是提供具有非常高表面积的吸附剂。