專利名稱：一種改性活性炭及氣固流化床光催化法再生活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及一種活性炭及其再生方法，尤其是涉及一種改性活性炭，以及氣固流化床光催化再生活性炭的方法，利用氣固流化床裝置對吸附飽和的活性炭進行光催化再生。
背景技術：
活性炭再生是指對于吸附飽和后失去活性的活性炭用物理、化學或生物化學等方法，將所吸附的物質除去，恢復其活性(吸附性能)的工藝過程。如何高效再生吸附飽和的活性炭以達到經濟合理利用，是國內外研究的熱點。
目前，應用最多、工業上最成熟的活性炭再生方法是熱再生，其原理是將濕炭用高溫氣體慢慢干燥，在加熱過程中，被吸附的有機物按其性質不同，通過水蒸氣蒸餾、解吸或熱分解這些過程，以解吸、炭化、氧化的形式從活性炭的基質上消除。但熱再生也有明顯的缺陷，其一再生過程中炭損失較大，一般在5% 10%，再生炭機械強度下降；其二熱析出的污染物排放到環境中，造成環境污染。另一種較常用的方法為溶劑萃取再生法，該方法是用酸、堿等無機藥品，苯、丙酮、甲醇等有機溶劑處理廢炭，對吸附質進行化學反應、萃取或替換，以此來造成吸附質的強離子化形成鹽類或因萃取作用而達到吸附質的解吸。該方法通常用于有價值產品的回收，是一種非破壞性的再生過程。但是溶劑萃取再生過程中，有些化學溶劑會腐蝕活性炭表面，破壞活性炭的細孔結構，降低活性炭的吸附容量和機械強度。因此，為達到一定的吸附要求，再次使用時需補充一定數量的新炭。除了以上兩種方法外，還有生物再生法，氧化分解再生法等等活性炭再生方法。不過現有方法大多存在再生過程中活性炭的損失較大，炭表面化學結構發生改變，再生過程存在二次污染以及所需設備較為復雜，不易小型化等諸多問題。
光催化技術是近年來發展起來的一種環境友好的催化技術，本發明旨在將光催化技術應用到活性炭及其再生方法中去，產生一種改性活性炭及其全新的再生方法一光催化再生法。發明內容
本發明的目的是提供一種改性活性炭及其氣固流化床光催化法對其進行再生的方法，通過負載光催化劑對活性炭進行改性，可利用光催化反應分解污染物，利用氣流加速污染物的遷移，達到再生活性炭的目的。本發明的改性活性炭是一種適宜的新型吸附劑，其再生方法能夠減少活性炭的損失，防止活性炭機械強度下降，簡化再生所需設備，無二次污染，是一種環境友好的活性炭再生技術。
本發明采用以下技術方案一種改性活性炭，其特征在于所述的活性炭上負載S-TiO2光催化劑。
所述的S-TiO2光催化劑中，以S-TiO2計，硫元素的質量分數為0. 5 I. 30%。
所述的改性的活性炭中，以改性活性炭計，S-TiO2負載量為5 15% Wt0
本發明在活性炭上負載S-TiO2光催化劑，其目的第一是為催化劑提供一種載體， 避免其流失；第二是加強光催化劑與活性炭的結合，利用活性炭的某些性能，使它能對光催化反應起促進作用。
本發明采用溶膠凝膠法制備S-TiO2光催化劑，采用浸潰法將光催化劑負載到活性炭上，所述的改性活性炭由以下方法制備以鈦的無機鹽或醇鹽為TiO2前驅體，以硫脲為硫源，通過水解制備無機水合金屬氧化物S-TiO2的溶膠，加入或不加PEG，與活性炭混合后，攪拌或超聲混合均勻，進行浸潰處理，再對經浸潰處理的活性炭進行干燥和鍛燒，得到光催化劑改性的活性炭。
所述的鈦無機鹽或醇鹽選自四氯化鈦、四異丙醇鈦、鈦酸四丁酯等。
所述的S-TiO2溶膠中優選加入PEG后與活性炭混合進行浸潰處理。
所述的鍛燒是指在程序控溫爐中35(T450°C煅燒I 3h。
改性后的活性炭可以用作吸附劑來使用，吸附飽和后可將活性炭放入光催化反應器中進行氣固流化床光催化法再生，經過再生后活性炭的吸附性能得到再生。
本發明還涉及一種氣固流化床光催化法再生活性炭的方法，其特征在于活性炭使用前先對其進行改性，將光催化劑S-TiO2負載在活性炭上；將吸附飽和后的活性炭在氣固流化床內形成流化狀態，照射紫外線，活性炭表面的吸附質發生光催化反應，直至完成活性炭再生。
本發明的活性炭再生方法的工作原理第一階段，改性活性炭表面吸附的吸附質在紫外光的照射下被快速降解后，形成孔內吸附的吸附質與活性炭表面吸附質的濃度差； 第二階段，在濃度差的作用下，孔內的吸附質以空氣為介質不斷向活性炭表面擴散，導致孔內的吸附位的逐漸空出，最后實現活性炭吸附能力的再生。由于光催化反應的高效性決定了第一階段需要的時間很短，而第二階段吸附質從活性炭內部的解吸速率較慢，成為決定再生速率的主要因素。
負載了 S-TiO2的經過高溫煅燒過的改性活性炭為吸附劑，在相同的條件下進行多次吸附再生實驗，結果如表I和圖2所示。
表I活性炭的孔結構性質*
權利要求
1.一種改性活性炭，其特征在于所述的活性炭上負載S-TiO2光催化劑。
2.根據權利要求I所述的改性活性炭，其特征在于所述的S-TiO2光催化劑中，硫元素的質量分數為0. 5 I. 30%。
3.根據權利要求I所述的改性活性炭，其特征在于所述的改性活性炭中，S-TiO2負載量為5 15%wt。
4.根據權利要求1、2或3所述的改性活性炭，其特征在于所述的改性的活性炭由以下方法制備，以鈦的無機鹽或醇鹽為TiO2前驅體，以硫脲為硫源，通過水解制備無機水合金屬氧化物S-TiO2的溶膠，加入或不加PEG，與活性炭混合后，攪拌或超聲混合均勻，進行浸潰處理，再對經浸潰處理的活性炭進行干燥和鍛燒，得到改性的活性炭。
5.根據權利要求4所述的改性活性炭，其特征在于所述的鈦無機鹽或醇鹽選自四氯化鈦、四異丙醇鈦或鈦酸四丁酯。
6.根據權利要求4所述的改性活性炭，其特征在于所述的浸潰處理的活性炭在程序控溫爐中35(T450°C煅燒I 3h。
7.一種氣固流化床光催化法再生活性炭的方法，其特征在于活性炭使用前首先對其進行改性，將光催化劑S-TiO2負載在活性炭上；將吸附飽和后的活性炭在氣固流化床內形成流化狀態，照射紫外線，活性炭表面的吸附質發生光催化反應，直至完成活性炭再生。
8.根據權利要求7所述的氣固流化床光催化法再生活性炭的方法，其特征在于所述的活性炭的改性方法是，以鈦的無機鹽或醇鹽為TiO2前驅體，以硫脲為硫源，通過水解制備無機水合金屬氧化物S-TiO2的溶膠，加入或不加PEG，與活性炭混合后，攪拌或超聲混合均勻，進行浸潰處理，再對經浸潰處理的活性炭進行干燥和鍛燒，得到改性的活性炭。
全文摘要
本發明公開了一種改性活性炭，其特征在于所述的活性炭上負載S-TiO2光催化劑。所述的改性的活性炭由以下方法制備，以鈦的無機鹽或醇鹽為TiO2前驅體，以硫脲為硫源，水解制備無機水合金屬氧化物S-TiO2的溶膠，加入PEG和活性炭，攪拌或超聲混合均勻，進行浸漬處理，浸漬處理后的活性炭干燥和鍛燒，得到改性的活性炭。所述的活性炭可采用氣固流化床光催化法進行再生。本發明的改性活性炭是一種適宜的新型吸附劑，氣固流化床光催化法再生方法簡單，無二次污染，活性炭損失小，機械強度基本不改變，是一種環境友好的活性炭及其再生技術。
文檔編號B01J20/20GK102527336SQ20121000724
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者任建坤, 彭盤英, 王玉萍 申請人:南京師范大學