CN103418344B - 纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭及其制备方法，纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭所使用的原料的重量配比是：化学活性炭17～28份、煤质颗粒活性炭15～25份、椰壳活性炭50～60份、纯度99％的纳米氧化锌4～6份、甲基纤维素1～2份、滑石粉1～2份。方法步骤有球磨、原料混合、搅拌均匀，制成产品料。再经真空泥练、挤压成型、晾干和烧结，制成。本发明能保证该活性炭具有良好的吸附污物的功能，又能使其能在普通光的作用下能分解吸附在该活性炭里的甲醛、氨、苯等有毒气体，即具备自净化功能，还具有定型坚固，经久耐用，方法简单可行，治污成本低，低碳节能和治理效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭及其制备方法。
背景技术
活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(精制填料)、催化剂载体(钯、铂、铑等)、水净化及污水处理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。
活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。目前用物理法和化学法生产出的不同材质的活性炭的物理和化学性能不尽相同，不同的原料有不同的空径，其中以椰壳为原料的活性炭的孔径最小，木质活性炭的孔径一般较大，煤质活性炭的孔径介于两者之间。目前活性炭应用技术中缺乏针对不同的吸附对象，选用相应材料的活性炭的应用技术。活性炭在工业领域都用于液相吸附的脱色，精制，提纯，而气相吸附方面，粉状和颗粒活性炭就不能和空气中的有毒有害物质的亲密接触，从而就大大降低了吸附效果。
另一方面，目前活性炭应用技术中缺乏即保证活性炭良好的吸附污物的功能，又能使其能在普通光的作用下能分解吸附在活性炭里的甲醛、氨、苯等有毒气体，即具备自净化功能。
发明内容
本发明的目的是设计一种纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭及其制备方法，能保证该活性炭具有良好的吸附污物的功能，又能使其能在普通光的作用下能分解吸附在该活性炭里的甲醛、氨、苯等有毒气体，即具备自净化功能，还具有定型坚固，经久耐用，方法简单可行，治污成本低，低碳节能和治理效果好的优点。
为此，一种纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭，其所使用的原料的重量配比是：化学活性炭17～28份、煤质颗粒活性炭15～25份、椰壳活性炭50～60份、纯度99％的纳米氧化锌4～6份、甲基纤维素1～2份、滑石粉1～2份。
优选其所使用的原料的重量配比是：化学活性炭22～24份、煤质颗粒活性炭18～23份、椰壳活性炭52～58份、纯度99％的纳米氧化锌5～6份、甲基纤维素1～2份、滑石粉1～2份。
最佳其所使用的原料的重量配比是：化学活性炭23份、煤质颗粒活性炭23份、椰壳活性炭54份、纯度99％的纳米氧化锌5份、甲基纤维素1.5份、滑石粉1.5份。
一种制备纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭的方法是：
(1)所使用的原料的重量配比是：化学活性炭17～28份、煤质颗粒活性炭15～25份、椰壳活性炭50～60份、纯度99％的纳米氧化锌4～6份、甲基纤维素1～2份、滑石粉1～2份；
(2)球磨：将步骤(1)选用的三种不同比例的活性炭置入球磨机中球磨，磨碎成目数为460～550目的活性炭粉；
(3)搅拌混合：将磨碎成的活性炭粉、纯度99％的纳米氧化锌、甲基纤维素、滑石粉依次加入搅拌机中，搅拌、混合均匀，制成混合料；
(4)加水混捏：将混合料放置混捏机中，加入适中的蒸馏水，混捏30分钟，在混捏机中泥捏成泥膏；
(5)真空泥练：将泥膏放置真空泥练机中，在真空泥练机中泥练成均匀的塑化泥膏；
(6)挤压成型：将塑化泥膏放置挤压成型中，挤压加工成蜂窝型净化活性炭的型材；
(6)晾干：将型材去除水分，使型材的含水率小于10％；
(7)烧结：将步骤(6)制成的型材置入炉中烧结，烧结温度910～930℃，时间5～6小时，制成纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭产品。
所述三种不同比例的活性炭置入球磨机中球磨，磨碎成目数为500目的活性炭粉。上述结构设计达到了本发明的目的。
所述化学活性炭是指用化学方法以木屑、锯末、竹节、板皮等木质采伐、造材加工的剩余的废弃物为原料制成的活性炭。所述椰壳活性炭是指以椰壳、椰壳加工后的剩余废弃物为原料用化学方法或物理方法制成的活性炭。所述煤质颗粒活性是指以煤为原料用化学方法或物理方法或两者的结合制成的活性炭。
本发明的优点是：
1、本发明能使空气通过用该方法制成的纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭内部达到充分吸附其内的有害物质，形成了低风阻空气对流，即保证活性炭良好的吸附功能，又能使其定型坚固，经久耐用，具有方法简单可行，治污成本低，低碳节能和治理效果好的优点。本发明采用多组份不同的活性炭配制其各项指标优于采用单一的活性炭产品，本发明产品的吸附容量提高45％，解吸残留小于20％，吸脱附速度提高60～90％，比表面1600～2000m2/g，本发明产品的正压强度9～9.8Mpa，侧压强度5～6.7Mpa。本发明制成的吸附过滤材孔径适中，不易堵塞，吸附阻力小，利于材料内的活性炭充分发挥作用，有效吸附有毒物质。
2、本发明制成的纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭在活性炭的孔隙内负载了纳米氧化锌粒子，使该活性炭材料能在普通光的作用下，能将吸附在该活性炭里的甲醛、氨、苯等有毒气体催化降解为水、二氧化碳等分解无毒产物，而脱离该活性炭表面，即具备自净化功能，从理论上讲(即灰尘履盖不计)该活性炭的吸附容量是无限的，不需要活化再生，可以对室内有毒气体持续地吸附催化降解，有较长的使用寿命。
3、本发明的产品耐水、耐酸、耐碱、耐热性能好。
4、本发明方法简单可行，治污成本低，低碳节能，治理效果好，使用成本低和寿命长，利于推广使用。
具体实施方案
实施例1：所使用的原料的重量配比是：化学活性炭23份、煤质颗粒活性炭23份、椰壳活性炭54份、将选用的三种不同比例的活性炭置入球磨机中球磨，磨碎成目数为500目的活性炭粉粒。再取磨碎成的活性炭粉粒100份、纯度99％的纳米氧化锌5份、甲基纤维素1.5份、滑石粉1.5份。依次将上述原料加入至搅拌混合、搅拌均匀，制成混合料。再将混合料放置混捏机(亦可用搅拌机)中，加入适中的蒸馏水，混捏30分钟，在混捏机中泥捏成泥膏。而后将泥膏放置真空泥练机中，在真空泥练机中泥练成均匀的塑化泥膏。再将塑化泥膏放置挤压成型中，挤压加工成蜂窝型净化活性炭的型材。成型压力12～18Mpa，型材可为任意形状，通常选用密布蜂窝状贯通孔的方体形、圆台形体。将湿的蜂窝型净化活性炭的型材晾干，使型材的含水率小于10％。将含水率小于10％的型材置入炉中烧结，烧结温度910℃，时间5.5小时，制成纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭产品。
制成的纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭产品的性能：碘吸附值1250～1300mg/g，苯吸附值mg/g≥700，比表面m2/g≥1900，pH值7～8，强度％≥96。对甲醛、苯、氨、TVOC等有害物质分解率选98％。对细菌、病毒杀抑菌率可达99％。除臭率达99％，脱臭性能为普通活性炭的百倍。
实施例2：所使用的原料的重量配比是：化学活性炭18份、煤质颗粒活性炭25份、椰壳活性炭57份、将选用的三种不同比例的活性炭置入球磨机中球磨，磨碎成目数为500目的活性炭粉粒。再取磨碎成的活性炭粉粒100份、纯度99％的纳米氧化锌6份、甲基纤维素2份、滑石粉2份。依次将上述原料加入至搅拌混合、搅拌均匀，制成混合料。其余步骤与实施例1相同，其中将含水率小于10％的型材置入炉中烧结，烧结温度900℃，时间6小时。
制成的纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭产品的性能：碘吸附值1100～1200mg/g，苯吸附值mg/g≥690，比表面m2/g≥1800，pH值7～8，强度％≥93。对甲醛、苯、氨、TVOC等有害物质分解率选97％。对细菌、病毒杀抑菌率可达98％。除臭率达98％，脱臭性能为普通活性炭的百倍。
当然，本发明的方法并非局限在如上所述的实施例，根据吸附对象选用相应材料及不同组份的活性炭替代产品，仍属本发明的限制范围内。
总之，本发明能保证该活性炭具有良好的吸附污物的功能，又能使其能在普通光的作用下能分解吸附在该活性炭里的甲醛、氨、苯等有毒气体，即具备自净化功能，还具有定型坚固，经久耐用，方法简单可行，治污成本低，低碳节能和治理效果好的优点。
Claims (1)
1.一种制备纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭的方法，其特征在于：
(1)所使用的原料的重量配比是：化学活性炭23份、煤质颗粒活性炭23份、椰壳活性炭54份、纯度99％的纳米氧化锌5份、甲基纤维素1.5份、滑石粉1.5份；
(2)球磨：将步骤(1)选用的三种不同比例的活性炭置入球磨机中球磨，磨碎成目数为500目的活性炭粉；
(3)搅拌混合：将磨碎成的活性炭粉、纯度99％的纳米氧化锌、甲基纤维素、滑石粉依次加入搅拌机中，搅拌、混合均匀，制成混合料；
(4)加水混捏：将混合料放置混捏机中，加入适中的蒸馏水，混捏30分钟，在混捏机中泥捏成泥膏；
(5)真空泥练：将泥膏放置真空泥练机中，在真空泥练机中泥练成均匀的塑化泥膏；
(6)挤压成型：将塑化泥膏放置挤压成型中，挤压加工成蜂窝型净化活性炭的型材；
(7)晾干：将型材去除水分，使型材的含水率小于10％；
(8)烧结：将步骤(7)制成的型材置入炉中烧结，烧结温度910～930℃，时间5～6小时，制成纳米氧化锌蜂窝型净化活性炭产品。
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