一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法，在常温常压下，将陶瓷纳米汞吸附材料采用介质阻挡放电的方式对多层吸附材料层进行等离子体改性，制得纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料。本发明专利技术改性后材料的吸附容量增大，比表面积增大，汞吸附位点增加，进一步提升含汞废气、含汞废水的深度处理，材料的再生能力增加，可实现多次再生，相应降低材料成本。相应降低材料成本。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法


[0001]本专利技术属于汞吸附材料
，尤其涉及一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法。

技术介绍

[0002]目前含汞废气主要以吸附、吸收为主。吸附剂主要包括活性炭、载银活性炭等，一般活性炭存在吸附效果差、吸附饱和后仍属于危险废物等问题，载银活性炭成本高，不能大规模使用；吸收方法主要以高锰酸钾溶液吸收、碘络合吸收法、硫化钠+氯络合法等，但都不用于实现达标排放。含汞废水主要以沉降/絮凝法、吸附法、膜过滤法、离子交换法、生物方法等为主，普遍存在处理效果不佳、成本较高等问题。等离子体可起到高热源和化学活性粒子的双重作用，可以在没有催化剂的存在下就可以直接加速开始反应，以及给予反应提供足够的能量，是一种高效率、低能耗的对天然气的裂解的方法。并且与传统的工艺相比，等离子体技术具有生产规模灵活，没有污染，催化剂可用可不用，投资少，转化率高，反应迅速等特点。因此需要一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种操作简单的纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法。
[0004]本专利技术一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法，在常温常压下，将陶瓷纳米汞吸附材料采用介质阻挡放电的方式对多层吸附材料层进行等离子体改性，制得纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料。
[0005]作为优选，所述介质阻挡放电的参数为电压为3
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5kV、频率为20kHz的脉冲电流。
[0006]作为优先，所述纳米硒在是在好氧颗粒污泥反应器内以亚硒酸钠为硒源还原得到的，反应器内污泥浓度为3000mg/L，污泥体积指数为33.6mL/g。序批式颗粒污泥反应器在22
‑
25℃和近中性pH下运行。
[0007]作为优选，在介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中通入由氦气和甲烷气按照体积比为7：13混合而成的混合气体，混合气体的流量为2L/min，然后通过脉冲电源装置对介质阻挡放电等离子体反应器内施加电流，并保持5
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30分钟，
[0008]一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料，包括第一吸附材料层、第二吸附材料层和第三吸附材料层，所述第一吸附材料层、第二吸附材料层和第三吸附材料层依次堆叠设置，所述所述第一吸附材料层的Hg2+的饱和吸附容量为3.6mg/g，比表面积128m2/g，烟气中汞排放浓度＜0.01mg/m3，所述第二吸附材料层：Hg0的饱和吸附容量为6mg/g，比表面积120m2/g，，烟气中汞排放浓度＜0.01mg/m3，所述第三吸附材料层：Hg2+的饱和吸附容量为5mg/g，比表面积180m2/g，可至少再生5次。烟气中汞排放浓度＜0.01mg/m3。
[0009]一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料脱除汞中的应用，包括以下步骤：将含有汞的气体通入装有纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的反应器中，在
60～90℃下实现汞的脱除；
[0010]本专利技术的有益效果为：
[0011]本专利技术改性后材料的吸附容量增大，比表面积增大，汞吸附位点增加，进一步提升含汞废气、含汞废水的深度处理，材料的再生能力增加，可实现多次再生，相应降低材料成本。
具体实施方式
[0012]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0013]在本实施例子中：
[0014]一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法，在常温常压下，将陶瓷纳米汞吸附材料采用介质阻挡放电的方式对多层吸附材料层进行等离子体改性，制得纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料，所述介质阻挡放电的参数为电压为4kV、频率为20kHz的脉冲电流，在介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中通入由氦气和甲烷气按照体积比为7：13混合而成的混合气体，混合气体的流量为2L/min，然后通过脉冲电源装置对介质阻挡放电等离子体反应器内施加电流，并保持5
‑
30分钟。
[0015]所述纳米硒在是在好氧颗粒污泥反应器内以亚硒酸钠为硒源还原得到的，反应器内污泥浓度为3000mg/L，污泥体积指数为33.6mL/g。序批式颗粒污泥反应器在22
‑
25℃和近中性pH下运行。
[0016]等离子体可实现材料改性。对于汞离子印迹材料，汞吸附容量可达到36579μg/g，陶瓷纳米吸附材料Hg2+的饱和吸附容量为5mg/g，可至少再生5次。为进一步提高汞的吸附效果，实现含汞废气、含汞废水中汞的深度净化及达标排放，调节等离子体电压、电流、频率等关键参数，实现材料的纳米硒修饰，充分利用汞与硒的高亲和性，提高材料对汞的吸附容量。
[0017]低温等离子体对材料进行改性，电子和离子的能量可达10eV以上，处理温度为常温，可应用于表面聚合、表面接枝、冶金、表面催化、化学合成及各种粉、粒、片材料的表面改性。
[0018]低温等离子体参数
[0019][0020][0021]实施例子1选用陶瓷纳米管作为催化载体：吸附材料层：Hg2+的饱和吸附容量为3.6mg/g，比表面积128m2/g，可至少再生3次。烟气中汞排放浓度＜0.01mg/m3，也可应用于水体中Hg2+的吸附。
[0022]实施例子2选用碳纳米管作为催化载体吸附材料层：Hg0的饱和吸附容量为6mg/g，比表面积120m2/g，可至少再生4次。烟气中汞排放浓度＜0.01mg/m3。
[0023]实施例子3选用纳米硒管作为催化载体吸附材料层：Hg2+的饱和吸附容量为5mg/g，比表面积180m2/g，可至少再生5次。烟气中汞排放浓度＜0.01mg/m3，也可应用于水体中Hg2+的吸附。
[0024]通过实施例子1
‑
3在吸附反应的前两个小时纳米硒的吸附速率非常快，吸附容量迅速增加而且大约有一半的镉离子在15min内被吸附去除。在随后的6h内，吸附容量还是在逐步增加，但是增加速率远远小于前两个小时。整个吸附反应在8h时达到吸附平衡，这时的吸附容量为32.2mg/g。为确保反应达到吸附平衡，将后续开展的吸附实验的反应时间定为10h。反应开始阶段吸附速率非常快是因为溶液中镉离子浓度高，纳米硒上有充足的活性位点，镉离子可以被迅速吸附到位点上；随着反应的进行，吸附剂上的活性位点越来越少，导致镉离子不容易吸附结合。另外，在反应进行到最后，整个体系达到吸附
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解析平衡，镉离子含量在固液两相达到平衡。
[0025]根据吸附等温线数据，我们可以得到吸附过程的焓变(
△
Ho)、熵变(Aso)以及吉布斯自由能变(AGo)。。当AGo<0，表明u(vI)在PTFG.4上的吸附过程是自发的，并且其值随着温度升高，其值是逐渐变小的，这表明温度升高有利于U(VI)吸附。此外，AHo>0，表明了PTFG.4对u(v本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米硒等离子体改性的陶瓷纳米汞吸附材料的制备方法其特征在于：在常温常压下，将汞吸附材料采用介质阻挡放电的方式进行等离子体改性，制得纳米硒等离子体改性的汞吸附材料。2.根据权利要求1所述一种纳米硒等离子体改性的汞吸附材料的制备方法，其特征在于，所述介质阻挡放电的参数为电压为3
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5kV、频率为20kHz的脉冲电流。3.根据权利要求1所述一种纳米硒等离子体改性的汞吸附材料的制备方法，其特征在于，所述纳米硒在是在好氧颗粒污泥反应器内以亚硒酸钠为硒源还原得到的，反应器内污泥浓度为3000mg/L，污泥体积指数为33.6mL/g。序批式颗粒污泥反应器在22
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25℃和近中性pH下运行。4.根据权利要求1所述一种纳米硒等离子体改性的汞吸附材料的制备方法，其特征在于，在介质阻挡放电等离子体反应器的密闭内腔中通入由氦气和甲烷气按照体积比为7：13混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬，冯钦忠，刘俐媛，杨世童，郭剑波，王通哲，张秀锦，崔皓，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：