CN100553758C - 阻燃型活性炭及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种阻燃型活性炭及其制备方法，该阻燃型活性炭含有占成品总重量60-98%的活性炭，以及占成品总重量2-40%的阻燃剂，其制备方法是在活性炭上通过喷洒、浸渍或在成型过程中直接加入阻燃剂，再经80-200℃烘干后制成阻燃型活性炭。该活性炭除具有一般活性炭的优点如比表面积大、吸附性能好外，还具有阻燃性能，可作为吸附剂应用于化学工业、环境保护等领域。

Description

阻燃型活性炭及其制备方法
所属技术领域
本发明涉及一种新型活性炭及其制备方法，可作为吸附剂应用于化学工业、环境保护等领域。
背景技术
活性炭具有发达的孔隙结构、优良的吸附性能和很高的使用稳定性，是一种优良的吸附剂，常用活性炭的形状有圆柱状、球状、破碎状、粉状、蜂窝状或纤维状，已在许多工业部门中获得了应用。
在空气净化、溶剂回收等方面，利用活性炭进行吸附获得了广泛应用，已成为一项必要而不可替代的技术，大部分情况是活性炭吸附挥发性有机物，由于活性炭表面存在大量的含氧基团，而且由于活性炭的导热系数小，在吸附或脱附的过程中，因某种氧化反应而发生积蓄热量会导致着火，有报道指出，吸附了氧气的活性炭过热时，即使没有溶剂等物质存在时，在比较低的温度下也能着火，有报道发生过多次火灾事故，如在原子能发电站的空气净化系统中、溶剂回收用的活性炭吸附装置中都曾发生过多次火灾。利用活性炭进行吸附存在着火危险性，有关由活性炭引起的着火危险性及着火事故，请参看(日)立本英机，安部郁夫编，高尚愚译，活性炭的应用技术，东南大学出版社，pp550-558(2002)。
因此，已有的活性炭，在使用过程中存在着火危险性，这一问题至今没有很好解决，而影响了它的使用。
发明内容
本发明的目的在于把阻燃剂加入到活性炭中，通过喷洒、浸渍或在成型过程中直接加入阻燃剂，在保持活性炭比表面积大、吸附性能好的同时，制备出具有阻燃性能的活性炭。
本发明的阻燃型活性炭，包括占成品总重量60-98％的活性炭，它还含有占成品总重量2-40％的阻燃剂。其制备方法是在活性炭上通过喷洒、浸渍或在成型过程中直接加入阻燃剂，再经80-200℃烘干后制成阻燃型活性炭。
加入阻燃剂的活性炭在使用过程中，在产生局部积蓄热量而达到一定温度导致着火危险时，阻燃剂发生分解而吸收热量，阻燃剂的作用机理如下：
Figure C0310049300041
阻燃剂吸收了大量的热量，降低了温度，达到了阻燃的目的，从而可以避免活性炭着火，使活性炭具备了阻燃性能。另外，阻燃剂的热分解产物中的气相物质包围在燃烧材料周围，稀释了周围空气或隔绝了新鲜空气的补充，使燃烧物在无氧状态下熄灭。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
在本发明中，阻燃型活性炭的主要原料为活性炭和阻燃剂，根据具体情况有时还需要加入粘合剂和增溶剂。
活性炭占成品总重量的60-98％，阻燃剂占2-40％，还可加入0-30％的粘合剂和增溶剂，通过喷洒、浸渍或在成型过程中直接加入阻燃剂的加入方法，再经80-200℃烘干后制成阻燃型活性炭。
本发明所述的阻燃剂，可以是三氧化二锑、硼酸锌、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三铵、聚磷酸铵、氢氧化铝或氢氧化镁等无机阻燃剂，也可以是磷酸三(β-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、氯化石蜡、四溴双酚A、十溴二苯醚等有机阻燃剂，单独使用或者是上述的二种、三种阻燃剂复合使用。
本发明所述的粘合剂，可以是无机粘合剂，如膨润土、高岭土等，也可以是有机粘合剂，如植物油、焦油等，单独使用或者是上述的无机和有机粘合剂复合使用。
本发明所述的活性炭，其形状可以是圆柱状、球状、破碎状、粉状、纤维状或蜂窝状，其来源可以是煤质炭、木质炭、椰壳等果壳炭或其它种类的炭质材料。
对于圆柱状、球状、破碎状、粉状或纤维状活性炭，可通过喷洒或浸渍的方法将阻燃剂加入到活性炭中，而对于蜂窝状活性炭，可通过在成型过程中直接加入阻燃剂的添加方法将阻燃剂加入到活性炭中，再经烘干处理制成阻燃型活性炭。
实施例1
煤质圆柱状颗粒活性炭90份(重量百分比，下同)，采用水溶性聚磷酸铵阻燃剂10份，阻燃剂加入62份水配成聚磷酸铵水溶液，在不断搅拌下浸渍到颗粒活性炭上，然后在150℃的温度下烘2小时后制成阻燃型颗粒活性炭，其性能见表1。
实施例2
纤维状活性炭95份(重量百分比，下同)，采用磷酸三(β-氯乙基)酯阻燃剂5份，均匀喷洒在纤维状活性炭上，然后在120℃的温度下烘2小时后制成阻燃型纤维状活性炭，其性能见表1。
实施例3
煤质活性炭粉80份(重量百分比，下同)、膨润土10份、微粒氢氧化铝阻燃剂10份入球磨机磨5小时，过180目振动筛，加30份左右水混合搅拌制成泥饼，再经混练，通过专门的金属模具用挤出法成型，制成50×50×100规格的长方体，具有完整的蜂窝状结构，再经200℃的温度下烘2小时后制成阻燃型蜂窝状活性炭，其性能见表1。
实施例4
煤质活性炭粉75份(重量百分比，下同)、高岭土15份、聚磷酸铵阻燃剂10份入球磨机磨5小时，过180目振动筛，加30份左右水混合搅拌制成泥饼，再经混练，通过专门的金属模具用挤出法成型，制成50×50×100规格的长方体，具有完整的蜂窝状结构，再经150℃的温度下烘2小时后制成阻燃型蜂窝状活性炭，其性能见表1。
对比例
该对比例的实施过程与实施例3相同，只是在原料中不加氢氧化铝阻燃剂，制成蜂窝状活性炭，其性能见表1。
表1阻燃型活性炭的性能
  实施例   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   对比例
  活性炭形状   圆柱状   纤维状   蜂窝状   蜂窝状   蜂窝状
阻燃剂加入方法 浸渍 喷洒   成型过程中加入   成型过程中加入 无
  比表面积(BET，m<sup>2</sup>/g)   983   1126   746   713   780
  苯吸附量(P/Ps＝0.175，w/w％)   33.8   51.5   24.5   22.8   25.7
  差热分析吸热峰(℃)(20mg样品，升温速率5℃/min)   270   235   240   250   无

Claims (2)

1、一种阻燃型活性炭，其特征是将煤质活性炭粉75份、高岭土15份、聚磷酸铵阻燃剂10份入球磨机磨5小时，过180目振动筛，加30份左右水混合搅拌制成泥饼，再经混炼，通过专门的金属模具用挤出法成型，制成50×50×100规格的长方体，具有完整的蜂窝状结构，再经150℃的温度下烘2小时后制成。
2、根据权利要求1所述的阻燃型活性炭的制备方法，其特征是将煤质活性炭粉75份、高岭土15份、聚磷酸铵阻燃剂10份入球磨机磨5小时，过180目振动筛，加30份左右水混合搅拌制成泥饼，再经混炼，通过专门的金属模具用挤出法成型，制成50×50×100规格的长方体，具有完整的蜂窝状结构，再经150℃的温度下烘2小时后制成阻燃型活性炭。
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