CN102671626B

CN102671626B - 净化空气用炭陶的制备工艺

Info

Publication number: CN102671626B
Application number: CN201210150223.7A
Authority: CN
Inventors: 张明敏; 涂志龙; 饶整; 程晓芸
Original assignee: SUICHANG BIYAN BAMBOO CHARCOAL CO Ltd
Current assignee: Zhejiang Green Rock Environmental Protection Material Share Co., Ltd.
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102671626A

Abstract

本发明涉及一种炭陶的制备工艺。净化空气用炭陶的制备工艺，依次包括下述步骤:（1）坯体成型；（2）烧制；（3）浸泡或喷涂纳米二氧化钛水溶液。该净化空气用炭陶的制备工艺的优点是制成的炭陶负载了银离子和纳米二氧化钛，集吸附、分解、抗菌等多重功效于一体。

Description

净化空气用炭陶的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种炭陶的制备工艺，具体的说是一种用于净化空气的炭陶的制备工艺。

背景技术

负载了银离子和纳米二氧化钛的竹炭产品被广泛的用于净化空气。现有技术中用于空气净化的竹炭产品如中国专利公开号为“101041134”，名称为“表面富AG多孔TIO2的改性竹炭及其制备方法”的专利所述，“纳米改性竹炭，表面富AG多孔TIO2改性竹炭,包括经过预处理的竹炭原料和填充于竹炭导管或维管束中含造孔剂AG/N共掺杂的TIO2纳米溶胶,其中,含造孔剂AG/N共掺杂的TIO2纳米溶胶包括以下组分:TIO2溶胶粒子、造孔剂、氮元素掺杂成分和AG+。”因此，现有的用于空气净化的竹炭制品主要是改性竹炭颗粒，无法成型。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有用于净化空气的竹炭产品存在的不足，提供一种净化空气效果好，负载了银离子和纳米二氧化钛的净化空气用炭陶的制备工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

净化空气用炭陶的制备工艺，依次包括下述步骤:（1）坯体成型，将竹炭粉、粘土、甘油、硝酸银、植物油和水混合，经过搅拌和练泥后通过挤出机挤出；（2）烧制，将坯体经过干燥处理后入窑高温烧制，烧制温度在750-1100℃之间，烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的40%-66%；（3）浸泡或喷涂纳米二氧化钛水溶液，对烧制完成的炭陶进行纳米二氧化钛水溶液浸泡或喷涂，浸泡或喷涂后炭陶中的纳米二氧化钛水溶液浸渍的质量是炭陶质量的10%-40%，纳米二氧化钛溶液由水、纳米二氧化钛和分散剂构成,纳米二氧化钛溶液的浓度在0.3-1%之间。

作为优选，所述坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉45%-75%，粘土15%-50%，甘油1%-5%，植物油1%-10%，硝酸银0.5‰-5‰，余量为水。

作为优选，所述坯体成型步骤中各原料加入混料机搅拌，通过练泥机真空练泥；烧制步骤中干燥处理之前进行表面的清理，坯体呈蜂窝状，增大与空气的接触面积，提高吸附性能；比表面积为180-250平方米/克；纳米二氧化钛是烧制完成的炭陶质量的0.03-4%。

作为优选，所述采用隔氧埋烧法进行烧制，将坯体放置在导热性好的全密闭的容器里，且在容器内的胚体四周用竹炭粉对胚体进行密封，容器是耐高温金属箱、碳化硅、莫来石或堇青石匣钵中的一种，防止烧制过程中的竹炭的氧化。

作为优选，所述竹炭粉和粘土的粒径均小于100目，植物油是大豆油、菜籽油、玉米油或花生油中的一种；所述分散剂是无水乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种。

按上述技术方案的净化空气用炭陶的制备工艺，与背景技术中的纳米改性竹炭相比区别如下：纳米改性竹炭为颗粒状竹炭，竹炭是载体，负载纳米二氧化钛和金属银。同时它是不定型的颗粒状，不能成型成器，用途受限。竹炭经预处理后，用纳米二氧化钛溶胶进行浸泡，纳米二氧化钛溶胶含纳米二氧化钛、造孔剂、含氮化合物，以及抗菌用硝酸银，然后在200-700度以下进行二次活化，活化的目的一是提高竹炭的比表面积，二是通过高温烧去“纳米二氧化钛溶胶”里的有机物，例如造孔剂、含氮化合物等，因为要提高比表面、可见光响应和光催化效果，所以纳米二氧化钛溶胶中添加了造空剂和氮元素掺杂成分，而这些原料一般为有机物质，会堵塞竹炭的孔道，所以必须经过烧制，必须经过400度以上烧制，使其分解，避免其堵塞竹炭孔道，留下无机材料纳米二氧化钛和银负载在竹炭的表面和孔道中，从而起到光催化和抗菌作用。二次活化温度不能超过800度，否则纳米二氧化钛就会结晶而失去光催化作用。

按本专利工艺制作的净化空气用炭陶，粘土是载体，负载竹炭粉、纳米二氧化钛和金属银，制得的炭陶含炭量高，比表面积大，吸附过滤功能强大，实用性强，可以做成各种不同的器型，适应不同的需要，还具有抗菌、光催化功能。其原料主要为竹炭粉和粘土，竹炭粉的作用是为了实现竹炭的各项物理性能，粘土的作用是为了成型。竹炭陶中的含炭量越高，吸附功能越强，但随着竹炭比例的增加，尤其是约40%以上后就很难成型，因此在配方里增加了植物油和甘油，植物油的作用是增强坯料的润滑性，减少摩擦力，以便顺利成型；甘油则是为了使坯体保持水分，坯体水分流失过多过快就极易坍塌变形。因此竹炭比例达到40%以后植物油和甘油是成型必不可少的成型辅料。纳米竹炭陶孔道丰富，吸附性强，在吸附和净化过程中，会吸附很多的微生物和有机营养物，一旦环境变化如受潮等，就极易长菌、发霉，还会堵塞炭陶孔道，因此加入了硝酸银等无机抗菌剂，能起到抗菌作用。烧制温度在750-1100℃之间，一是提高炭陶的强度；二是让坯体中的竹炭粉得到二次活化，孔道更加丰富；三是是烧掉植物油和甘油，避免其堵塞孔道；四是烧至440度以上才能使硝酸银分解成为银和氮气、水，只有当银作为金属状态单独存在时，才能起到抗菌作用。

综上所述，本专利的净化空气用炭陶的制备工艺与现有技术不同，烧制之前不能加入纳米二氧化钛，否则在高温烧制时纳米二氧化钛会结晶失效，因此只能在炭陶烧制完成后再复合纳米二氧化钛。该净化空气用炭陶的制备工艺的优点是制成的炭陶负载了银离子和纳米二氧化钛，集吸附、分解、抗菌等多重功效于一体，长效快速地去除空气中的苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯、甲醛、乙醛、丙烯醛等有害气体，并通过表面的银离子接触灭菌，通过纳米二氧化钛的光催化作用，有效分解清除沉积在吸附剂表面和孔道内的微生物和有机物，实现自我再生，确保了吸附剂功能的多元化和使用的长效性。

具体实施方式

实施例1

净化空气用炭陶的制备工艺，依次包括下述步骤:（1）坯体成型，将竹炭粉、粘土、甘油、硝酸银、植物油和水混合，各原料加入混料机搅拌，经过搅拌和练泥机真空练泥后通过挤出机挤出，坯体呈蜂窝状；（2）烧制，干燥处理之前进行表面的清理，然后将坯体经过干燥处理后入窑高温烧制，烧制温度在750-1100℃之间，所述采用隔氧埋烧法进行烧制，将坯体放置在导热性好的全密闭的容器里，且在容器内的胚体四周用竹炭粉对胚体进行密封，容器是耐高温金属箱、碳化硅、莫来石或堇青石匣钵中的一种，防止烧制过程中的竹炭的氧化；烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的40%；（3）浸泡纳米二氧化钛水溶液，对烧制完成的炭陶进行纳米二氧化钛水溶液浸泡，浸泡时间是40分钟-60分钟，浸泡后炭陶中的纳米二氧化钛水溶液浸渍的质量是炭陶质量的30%，纳米二氧化钛溶液由水、纳米二氧化钛和分散剂构成，纳米二氧化钛溶液的浓度在1%，

纳米二氧化钛是烧制完成的炭陶质量的3%，分散剂是无水乙醇。

坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉45%，粘土40%，甘油1%，植物油3%，硝酸银1‰，余量为水，得到的炭陶比表面积为200平方米/克。竹炭粉和粘土的粒径均小于100目，植物油是大豆油、菜籽油、玉米油或花生油中的一种。

炭陶烧成后，再浸泡纳米二氧化钛溶液，可以使竹炭陶起到光催化作用，在光的作用下，自我分解吸附在孔道里的有机物及微生物，实现自我再生，延长使用寿命。纳米二氧化钛溶液与现有技术中的纳米二氧化钛溶胶是有很大区别的，纳米二氧化钛溶液的主要成分是在由水、纳米二氧化钛和分散剂制成，分散剂的作用是防止纳米二氧化钛抱团、聚合、沉积，该溶液的特点是不需要经过二次烧制，添加的有机物质会自行挥发掉，生产过程中只需把烧制好的炭陶用纳米二氧化钛溶液进行简单的浸渍或喷涂，然后烘干或自然干燥即可。

实施例2

净化空气用炭陶的制备工艺，坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉70%，粘土15%，甘油5%，植物油3%，硝酸银0.5‰，余量为水。烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的66%，烧制完成后对炭陶表面进行纳米二氧化钛水溶液喷涂，喷涂的纳米二氧化钛水溶液质量是炭陶质量的40%，得到的炭陶比表面积为250平方米/克，纳米二氧化钛溶液的浓度在1%，纳米二氧化钛是烧制完成的炭陶质量的4%，分散剂是乙二醇或异丙醇中的一种。其它与实施例1相同。

实施例3

净化空气用炭陶的制备工艺，坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉50%，粘土35%，甘油2%，植物油7%，硝酸银0.5‰，余量为水。烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的45%，浸泡后炭陶中的纳米二氧化钛水溶液浸渍的质量是炭陶质量的30%，得到的炭陶比表面积为200平方米/克。其它与实施例1相同。

实施例4

净化空气用炭陶的制备工艺，坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉50%，粘土35%，甘油2%，植物油7%，硝酸银0.5‰，余量为水。烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的45%，喷涂的纳米二氧化钛水溶液质量是炭陶质量的20%，纳米二氧化钛溶液的浓度在0.6%，纳米二氧化钛是烧制完成的炭陶质量的1.2%，分散剂是乙二醇，得到的炭陶比表面积为180平方米/克。其它与实施例2相同。

实施例5

净化空气用炭陶的制备工艺，坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉60%，粘土25%，甘油2%，植物油7%，硝酸银0.5‰，余量为水，得到的炭陶比表面积为210平方米/克。烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的50%，其它与实施例2相同。

实施例6

净化空气用炭陶的制备工艺，坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉65%，粘土21%，甘油4%，植物油5%，硝酸银0.5‰，余量为水，得到的炭陶比表面积为230平方米/克。烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的53%，其它与实施例1相同。

Claims

1.净化空气用炭陶的制备工艺，其特征在于依次包括下述步骤:（1）坯体成型，将竹炭粉、粘土、甘油、硝酸银、植物油和水混合，经过搅拌和练泥后通过挤出机挤出；（2）烧制，将坯体经过干燥处理后入窑高温烧制，烧制温度在750-1100℃之间，烧制完成的炭陶中炭含量占其整体质量的40%—66%；（3）浸泡或喷涂纳米二氧化钛水溶液，对烧制完成的炭陶进行纳米二氧化钛水溶液浸泡或喷涂，浸泡或喷涂后炭陶中的纳米二氧化钛水溶液浸渍的质量是炭陶质量的10%—40%，纳米二氧化钛溶液由水、纳米二氧化钛和分散剂构成,纳米二氧化钛溶液的浓度在0.3—1%之间。

2.根据权利要求1所述的净化空气用炭陶的制备工艺，其特征在于所述坯体按质量百分比由以下原料制备得到：竹炭粉45%—75%，粘土15%—50%，甘油1%—5%，植物油1%—10%，硝酸银0.5‰-5‰，余量为水。

3.根据权利要求1所述的净化空气用炭陶的制备工艺，其特征在于所述坯体成型步骤中各原料加入混料机搅拌，通过练泥机真空练泥；烧制步骤中干燥处理之前进行表面的清理，坯体呈蜂窝状；比表面积为180—250平方米/克；纳米二氧化钛是烧制完成的炭陶质量的0.03—4%。

4.根据权利要求3所述的净化空气用炭陶的制备工艺，其特征在于采用隔氧埋烧法进行烧制，将坯体放置在导热性好的全密闭的容器里，且在容器内的胚体四周用竹炭粉对胚体进行密封，容器是耐高温金属箱、碳化硅、莫来石或堇青石匣钵中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的净化空气用炭陶的制备工艺，其特征在于所述竹炭粉和粘土的粒径均小于100目，植物油是大豆油、菜籽油、玉米油或花生油中的一种；所述分散剂是无水乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种。