CN100546713C - 纯天然块状活性炭消毒产品及其生产与再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明为纯天然块状活性炭消毒产品及其生产与再生方法。生产方法是，将纯天然大分子强力胶加适量的水，再倒入适量的粉末状活性炭，搅拌均匀过筛后，将其灌入模中并用分子吸压与液压成型技术制得成型品；将成型品装入金属盒中并放入活化炉，炉内抽至一定真空度，再在一定时间内升温到300～400℃，保温保压2～8小时；接着缓慢降到室温，再将炉内缓慢升至常压，便得到经成式三态交换活化技术活化的成品；将成品进行雕刻、精修、彩绘、除粉成为艺术品。

Description

纯天然块状活性炭消毒产品及其生产与再生方法

技术领域

本发明涉及具有高效吸附气体或液体中有毒有害物质的纯天然块状活性炭消毒产品及其生产与再生方法。

背景技术

活性炭(包括粉末状与颗粒状)有发达的孔隙结构，其比表面积和碘吸附值都很大，因而能高效吸附气体或液体中有毒有害物质，如空气中的甲醛、苯系物、TVOC等。由于炭粒微孔吸附势的作用，使得进入微孔的分子不会自动跑出来。这是纯物理过程，不会产生二次污染。炭粒吸附接近或达到饱和时，可使其脱附再生，以恢复吸附功能。

但最大直径仅几毫米的粉末状或颗粒状活性炭，因易散落和亲水性而不便于在室内或车、船、机舱内作为空气净化产品使用，使其应用领域受到很大限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出纯天然块状活性炭消毒产品及其生产与再生方法，由所述生产方法制取的块状活性炭消毒产品具有超强吸附空气中所有有毒有害物质(如甲醛、苯系物、氨、氯、氡、TVOC、煤气、烟雾、异味等)的功能；所得产品能保持粉末活性炭孔隙率的85％以上，产品无任何污染；这类产品可制成各种建材、型材(板、柱、筒状)、异型材、装修、装饰材料、工艺品、家具、用具、玩具、办公用品、学生用品、家电及机电产品等等；再生方法可将吸附饱和的产品进行脱附、再生、活化。

本发明的技术解决方案之一是，所述纯天然块状活性炭消毒产品的生产过程为：

(1)实施分子吸压技术成型，其工艺过程是：

先将纯天然大分子强力胶与冷开水按重量比为1∶0.2-0.4的比例混合并搅拌均匀至其为无色透明流体；

再将优质粉末状活性炭与上述无色透明流体的大分子胶按重量比为1∶0.7-1.1混合并搅拌均匀，过筛后倒入模具内，经真空分子吸压与浇铸工艺，或真空分子吸压与液压而成为成型品；所述吸压与浇铸时模具内腔的真空度均为50-100Pa，施压时间为5至48小时；液压压强20-40Mpa，保压时间10-50秒；

(2)实施成式三态交换活化技术，其工艺过程是：

先将所述成型品装入密封金属容器，然后将该金属容器在室温下放入活化炉内；

再将活化炉内真空度在不少于30分钟的时间抽到50至100Pa后，维持该真空度并以0.2℃0.4℃/min的速度升至300-400℃，保温保压2-8小时；

随后以0.3-0.5℃/min的速度降至室温，再将炉内气压在不少于30分钟的时间升至常压，取出，即为成品。

将由上述工艺方法所得成品进行加工或艺术造型，即得本发明的纯天然块状活性炭消毒产品或艺术品。

采用上述原料并经过以上工艺生产的产品，其碘吸附值可达850mg/g，即保持了粉末状活性炭吸附值的85％，这个水平用其他原料和工艺是达不到的，产品又具有优良的环保性能，所以成为纯天然块状活性炭的消毒极品。

成型时，产品越重越大越厚时，保压时间也越长。成型品表面可以有艺术图案，也可无图案。成型品形状有圆盘状，各种几何板状、柱状、瓶状、筒状、匾状、异型立体状。图案有中国古典式的(如龙凤、花鸟、诗画)、也有欧美古典的(如油画山水、人物)，还有近代流行式(如卡通形象、体育明星)的。

所用的纯天然大分子强力胶(可食用)，可采用全天然生成的动物或植物蛋白质(如蛋清、谷、薯、果、豆类蛋白胶、果树胶等)和人造食用蛋白及其混合胶，分子成棒条多叉状，分子线度小到几纳米，大到几百纳米，物理化学性质极其稳定，不与活性炭产生化学反应，本身也不易分解变质，因此，对人和环境无任何污染。用这种胶制成的块状活性炭，既可增加块状的结构强度，又可提高产品的吸附值。

所用的优质粉末状活性炭，可以用椰壳、果壳、果核、纤维质、煤、油渣等加工而成，其碘吸附值高于1000mg/g，粒度为150至200目。

所述过筛的筛网为不锈钢网，网孔2毫米见方。

所述的压模，包括钢、钢筋水泥、树脂、硬塑、硬橡胶、石模等。所述的浇铸模包括硅橡胶、石膏、液袋模等。模具上有些有艺术图案，有些则无图案。尺寸为5～150cm，重量从几十克到几百公斤。

对于大柱件或大而厚的板件，异形大件，在装入金属容器之前，应先用微波炉低档加热以除去产品内部水分(或放干燥室，或置于室内，但时间太长)，每次加热30至60秒，停10至20秒，再加热30至60秒，依次反复30分至90分钟，内部温度可达120至160摄氏度，以防内部裂纹。

将所述成品进行加工或艺术造型时，对于已压有图案的成品，进行精雕、精修、彩绘、表面除粉、密封、加配件、包装、入库；对于表面没有图案的成品，先进行车削、刨銑、精磨成产品，对于艺术产品则再施以贴花、喷砂、雕刻，再进行精修等工序，成为纯天然块状活性炭产品或消毒艺术品。

所述的雕刻是纯个性化的手工雕刻。所述彩绘用的颜料是一种无毒无害的硅质颜料。所述表面除粉是用特制工具将附在产品表面上的炭粉吸除，使之用手触摸时手上不黑。

对于以上技术方法制得的产品，在正常使用几年后，其吸附量已接近饱和，使吸附功能有所减弱，则须用成式三态交换活化技术，使其脱附，再生。

本发明解决的技术方案之二是，所述纯天然块状活性炭消毒产品的再生方法的工艺过程是：

(1)用常规方法(如吹、扫)将产品表面清扫干净(不能用液体擦洗，不能弄坏产品)；

(2)将产品用金属容器装好并加盖，置于真空炉内，将炉内气压在不少于30分钟的时间抽到50-100Pa真空度；此后，按0.2-0.4℃/min的速度将炉温升至250-300℃，并保温保压4-12小时。

(3)保持真空度并以0.3-0.5℃/min的速度将炉内降至室温，随后将炉内气压在不少于30分钟的时间升至常压，取出，即得到已脱附再生的产品，可重新吸附多年。

对上述过程中图案色彩淡化的某些产品，应添加色彩。

本发明的最大优点是：优质粉末状活性炭的孔隙结构十分发达，比表面积很大，其微孔很适于吸附有毒有害气体分子，而其中孔和大孔虽对有毒有害气体分子的总吸附率很低，但可用来吸附大分子或特大分子强力胶的分子。据此，既适于将其制成块状活性炭，又不会降低其吸附值。基于这个原理，本发明选用了中孔与大孔只占总孔容积约20％的粉末状活性炭与分子线度为几纳米至几百纳米且有多叉状结构的大分子胶作为原料。这样制成的块状活性炭，因一个胶分子的多个叉可被多个碳粒孔吸住，即一个胶分子可把多个碳粒粘合在一起，这就使得用胶量很少，强度和硬度却很大，成型后不会裂纹，活化后不易被压损。同时，它可脱附再生多次，一件产品可正常使用十多年。

本发明所述产品的吸附原理是：第一，粉末状活性炭颗粒内部与外表面有大量的小孔，孔径＞50nm为大孔，孔径＜2nm为微孔，介于两者之间的为中孔。微孔适于吸附甲醛、苯等毒气分子。由于孔隙具有吸附势，进入孔隙的分子只有具备足够的动能，才能挣脱吸附势而跑到孔外。第二，根据分子运动理论与实践，空气中的分子(包括毒气分子)都处于永不停息的热运动状态之中，其自由运动的速度在零摄氏度时可达450米/秒(甲醛分子)；分子碰撞也很频繁(在标准状态下，一个甲醛分子要与其他分子碰撞几十亿次)。若房内放有产品，当甲醛达到国家标准浓度10倍时，则1平方米产品面积上，一秒钟内约有90mg甲醛与其相碰。当分子碰到大孔时，因孔太大而又可跑出；当碰到孔径小于分子直径的微孔时，分子被弹回到空气中；当分子碰到孔径稍大于分子直径的微孔时，分子被孔吸住，并被后续碰到孔的分子推向孔的深处，直至孔被分子塞满为止。这种吸附是纯粹的物理过程，称为物理吸附。

具体实施方式

实施例1：(1)将0.85kg且粒度为200目的化学纯(碘吸附值为1000mg/g)粉末状活性炭倒入不锈钢盆内，又将0.55kg纯天然大分子胶与0.15kg冷开水倒入另一钢盆内混合并快速搅拌均匀，再缓慢倒入活性炭中，并边倒边搅拌均匀后，倒入孔径2毫米的不锈钢筛中，边倒边擦搓，直到全部筛下为止。(2)将筛下的炭粉立即倒入Φ22.2cm钢模中，用真空快速吸取模中空气和水份，再用液压缓慢加压到25MPa，保压20秒钟，缓慢卸压、脱模取出，置于玻璃平板上，让其自干或烘干(室温低于15摄氏度且湿度大于95％时)，即成型为直径22.2cm，高3cm的圆盘形纯天然块状活性炭产品。圆盘的外表面可有图案，也可无图案。(3)将圆盘用23cm见方、高为4cm且有盖的金属容器装着，放入活化炉内活化。步骤是：先将炉内抽到小于100Pa的真空度，然后以0.3摄氏度每分钟的速度由室温升至320摄氏度，保温保压3小时，此后以0.4摄氏度每分钟降到室温，最后在不小于半小时的时间升至常压。取出，便是纯天然块状活性炭成品。(4)将此成品送贴花、喷砂、雕刻、彩绘、精修(表面已有图案者只需彩绘与精修)车间，加工成摆式或挂式艺术品。(5)进行表面除粉和真空加热，加上摆座或挂架，质检、密封包装入库。

实施例2：(1)将0.8kg与实施例1相同的粉末活性炭倒入不锈钢盆内，又将0.40kg纯天然大分子强力胶与0.20kg冷开水在另盆内混合并搅拌均匀，再缓慢倒入活性炭粉中，边倒边迅速搅拌均匀后，再倒入孔径2毫米的金属筛中，边倒边擦搓，直到全部筛下为止。(2)将过筛后的炭粉立即注入边长20cm且模底有艺术图案的钢模中，用真空吸去模中空气和水份，再液压至25Mpa，保压15秒钟，缓慢卸压、脱模。取出并置于玻璃板上，让其自干或烘干，即成型为边长20cm，厚3cm且顶面有图案的方形纯天然块状活性炭产品。(3)将产品放入23cm见方，高4cm的金属盒中，并加盖，再放入活化炉内活化，步骤与实施例1相同，然后进行彩绘、精修、除粉、真空加热，质检、包装、加配件入库。

实施例3：(1)将4.0kg与实施例1相同的粉末活性炭倒入不锈钢盆中，再将2.6kg纯天然大分子强力胶与0.8kg冷开水混合并快速搅拌均匀，然后缓慢倒入活性炭粉中，边倒边搅拌，待基本均匀后，再倒入孔径2毫米的金属筛中，边倒边擦搓，使之全部筛下。(2)将筛下的炭粉缓慢倒入直径13cm，高45cm的柱筒式钢模中，边倒边用铜棒将炭粉筑紧，炭粉倒完后用真空将模内空气与水汽吸出，再用液压在约一分钟内压至35Mpa，保压30秒钟，卸压，脱模，取出，自干(室温高于25摄氏度时)，即成型为Φ12cm，高35cm的柱体活性炭产品。(3)将该产品放入微波炉内。用低档加热25分钟(反复多次加热：每加热30秒钟，停10秒钟)，冷却后取出。(4)装入金属盒，放进活化炉内，抽至100Pa的真空度，接着以0.3摄氏度每分钟的速度加热至350摄氏度，保温保压8小时，然后以0.4摄氏度每分钟降到室温，在不小于30分钟时间升至常压。取出，便成￠13cm，高35cm的纯天然活性炭柱体。(5)经贴花，喷砂、手雕、精雕、彩绘、精修、除粉、真空加热而成为产品，再加配件、密封、检验、包装入库。

实施例4：(1)将实施例3中经真空加热活化后的圆柱体进行车削而成为高32cm直径12cm的花瓶；(2)经实施例3的步骤(5)而成为纯天然块状活性炭花瓶产品。

实施例5：(1)将纯天然大分子胶6kg与冷开水1kg搅拌均匀，再用9kg与实施例1相同的粉末活性炭胶搅拌均匀，过筛，进行真空吸压与液压(压强30Mpa保压40秒钟)，使其成为长宽各为50cm，厚为4.5cm的方形块状活性炭。(2)将成型方块活性炭装入有盖的金属盒内，再置入活化炉中，然后按实施例3的过程进行活化。(3)按实施例1或实施例2进行艺术加工，精修，除粉、真空加热，加配件(如边框)、密封、包装入库。这就成了50cm见方且厚为4.5cm的纯天然块状活性炭环保艺术品。将多块这样的产品，可拼接为长170cm，宽70cm的横匾或楹联。

实施例6：(1)将与实施例1相同的粉末活性炭36kg，与纯天然大分子胶36kg(其中水6kg)混合搅拌均匀，倒入筛中，过筛后将其放入直径40cm，高130cm的花瓶压模内，边放边筑紧，然后施以真空分子吸压排气，再加液压至40Mpa，保压45秒钟，卸压，脱模、取出。(2)待其自然干燥成型后装入适当的金属容器中，再置于活化炉内，将炉内气压缓慢抽至100Pa，再以0.2摄氏度每分钟的速度加热到100摄氏度，继以0.3摄氏度每分钟加热到360摄氏度，保温保压10小时；此后炉内以0.3摄氏度每分钟降至室温，在大于30分钟时间升至常压，取出、即成直径28cm，高120cm的花瓶成品。(3)进行雕刻、精修、彩绘、除粉、检验、密封、加座、打包、入库。

实施例7：(1)将与实施例1相同的活性炭粉2.5kg与胶2.6kg(其中水0.6kg)混合搅拌均匀后，过筛，将其缓慢倒入硅橡胶石膏模中，边倒边用棒筑紧、震动加固，让其自然干燥(室温高于25摄氏度时)，96小时后脱模取出。(2)装入金属盒中，置于活化炉内，先在不小于20分钟的时间使炉内气压降到100Pa，再以0.2摄氏度每分钟升温至330摄氏度，保温保压3小时后，以0.3摄氏度每分钟降至室温，并在不小于20分钟的时间使其升至常压、取出。这就成了一尊高为25cm的佛像半成品。(3)最后进行精雕、精修、彩绘、除粉、真空加热、密封、加底座、包装、入库。

实施例8：(1)将与实施例1相同的活性炭300g与胶360g(其中水160g)混合搅拌均匀，将其缓慢流入造型为果子狸的硅橡胶模中，进料的同时，使模震动，使气泡排除，当模灌满后，将其抽到100Pa的真空度，保持震动与真空度，直至胶状活性炭干固为止，取出，即成高7cm，Φ12cm的果子狸初坯。(2)将初坯装入金属盒中并放入活化炉内，在不小于20分钟期间使炉内气压降至100Pa，又以0.3摄氏度每分钟加热至100摄氏度，继以0.4摄氏度每分钟加热到300摄氏度，保温保压6小时，以0.5摄氏度每分钟降至室温，缓慢升至常压，取出、便成为果子狸半成品。(3)最后进行精雕、精修、彩绘、除粉、真空加热、密封、配座、包装、入库，成为汽车、船舱、机舱内的摆式消毒产品。

实施例9：将实施例5中的炭粉6kg和胶5.5kg(其中冷开水1.2kg)，用同样工艺制成长、宽各为50cm，厚为2.5cm的方块半成品，然后将其切割成边长为7cm的小方块，再贴花、喷砂、精雕、精修、彩绘、除粉、加热而制作成为汽车、船舱、机舱、车厢内的消毒挂件。

实施例10：将实施例6的活性炭粉90kg和胶60kg(其中含水15kg)混合并搅拌均匀，过筛后将其分20次倒入长宽均为80cm，高为150cm的钢筋水泥模中，边倒边用铜锤筑紧，72小时后脱模，取出，便成了高120cm，长宽均为60cm的方形柱体。然后用金属盒装着，放入真空炉中，采用实施例6的工艺烧制成半成品。其后将其进行造型设计、雕刻、精雕、精修、彩绘、除粉、便成为一具高70cm，宽50cm，长115cm的九龙戏珠产品，最后密封、配座、包装、入库。

实施例11：将吸附已近饱和的芙蓉瓶表面用毛刷清扫干净，装入有盖的金属桶中，再放入活化炉内。先将炉内抽到80Pa的真空度，随后以0.3摄氏度每分钟加热到280摄氏度，保温保压8小时，接着保持真空度但以0.4摄氏度每分钟降至室温，最后使炉内在不小于30分钟时间内升到常压。取出，该芙蓉瓶便已脱附再生，可重新吸附。

Claims (5)

1.一种纯天然块状活性炭消毒产品的生产方法，其特征是，它的工艺过程为：

(1)实施分子吸压技术成型，其工艺过程是：

先将纯天然大分子强力胶与冷开水按重量比为1∶0.2-0.4的比例混合并搅拌均匀至其为无色透明流体；

再将优质粉末状活性炭与上述无色透明流体按重量比为1∶0.7-1.1混合并搅拌均匀，过筛后倒入模具内，经真空分子吸压与浇铸，或者经真空分子吸压与液压，而成为成型品；所述吸压与浇铸时模具内腔的真空度均为50-100Pa，施压时间为5至48小时；液压压强为20-40Mpa，保压时间为10-50秒；

(2)实施成式三态交换活化技术，其工艺过程是：

先将所述成型品装入密封金属容器，然后将该金属容器在室温下放入活化炉内；

再将活化炉内真空度在不少于30分钟的时间抽到50至100Pa后，维持该真空度并以0.2℃-0.4℃/min的速度升至300-400℃，保温保压2-8小时；

随后以0.3-0.5℃/min的速度降至室温，再将炉内气压在不少于30分钟的时间升至常压，取出，即为成品。

2、根据权利要求1所述纯天然块状活性炭消毒产品的生产方法，其特征是，对于较大直径或较厚的成型品，入活化炉前，在微波炉内加热，除其内部深处的水份，以防活化时内部开裂。

3、根据权利要求1所述纯天然块状活性炭消毒产品的生产方法，其特征是，所述纯天然大分子强力胶，包括全天然生成的动物或植物蛋白，其分子线度由几纳米到数百纳米，分子成棒形多叉状。

4、根据权利要求1所述纯天然块状活性炭消毒产品的生产方法，其特征是，所述模具包括压模与浇铸模。

5、根据权利要求1所述纯天然块状活性炭消毒产品的生产方法，其特征是，所述产品包括板、块、柱、筒、及装饰品、玩具，尺寸10～150cm；重量由几十克到几百公斤。