CN104324741A

CN104324741A - 工业防毒高效浸渍炭的制备方法

Info

Publication number: CN104324741A
Application number: CN201410617944.3A
Authority: CN
Inventors: 赵婷; 金彦任; 赵存丹; 齐嘉豪; 王德周; 安丽花; 郭军军; 裴佩; 周闯; 张金凤; 黄英; 范斌杰
Original assignee: Shanxi Xinhua Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Shanxi Xinhua Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明属于浸渍炭技术领域，具有为一种可用于复杂环境下对多种工业有毒有害气体进行有效净化的高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有13％～20％（重量）的Cu，2％～6％（重量）的Mo，0.1％～3％（重量）的Zn，0％～7％（重量）的CO₃ ^2-，5％～10％（重量）的SO₄ ^2-。本发明提供的浸渍炭普适性强，通用性好，可应对复杂环境下的净化需求，特别是在来不及搞清楚有毒有害气体的类型及有毒有害气体种类复杂的情况下，能够及时有效的发挥净化效能，防护谱系广，通用型强，满足复杂环境下的防护需求，也符合市场发展的需求。

Description

工业防毒高效浸渍炭的制备方法

技术领域

本发明属于浸渍炭技术领域，具有为一种可用于复杂环境下对多种工业有毒有害气体进行有效净化的高效浸渍炭的制备方法。

背景技术

活性炭及其浸渍炭是两次世界大战之后，逐渐发展起来并被广泛应用的防化装备（包括单兵作战防护装备及集群防护器材）的核心滤毒材料。随着化学战的发展，各国对军用毒剂的研究越来越多、越来越深，浸渍炭的发展也是日新月异，从最初活性炭、单组分负载（A型活性炭催化剂）到多组分负载（AS型、ASC型、ASC-T型及ASZM-T型活性炭催化剂等等），从最初的针对单一毒剂的防护逐渐发展到能够同时对多种毒剂进行有效防护。

近年来，由于突发性的工业化学品生产事故、频繁的地震等自然灾害以及工业经济快速发展造成的环境污染和人居环境的不断恶化，对国民的人身安全造成了极大的威胁，因此随着国民自我保护意识的不断增强，非战环境下的防护需求越来越突出。虽然目前市场上的防护材料——浸渍炭的种类五花八门，有防NH3浸渍炭、H2S、SO2防护浸渍炭、NOx防护材料以及HCN、CHCL防护材料等等，但是从防护对象来看，目前这些浸渍炭只可满足对某一种或某一类有毒有害物质的防护，在来不及搞清楚有毒有害气体的类型及有毒有害气体种类复杂的情况下，上述浸渍炭就不能满足防护需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于复杂环境下对多种工业有毒有害气体进行有效净化的高效浸渍炭及其制备方法，该浸渍炭可同时满足对HCN、NH₃、SO₂、H₂S、NO₂、甲醛以及苯等有毒物质的有效防护。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种工业防毒高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有13％～20％（重量）的Cu，2％～6％（重量）的Mo，0.1％～3％（重量）的Zn，0％～7％（重量）的CO₃ ^2-，5％～10％（重量）的SO₄ ^2-。其中，以载体材料活性炭的重量为100％计，例如活性炭100g，需要铜13～20g、钼2～6g、锌0.1～3g、碳酸根离子0～7g、硫酸根离子5～10g。

其中Cu来源于碱式碳酸铜，Mo来源于钼酸铵，Zn来源于碱式碳酸锌，碳酸根离子来源于碳酸铵、碳酸钾，硫酸根离子来源于硫酸铵。

上述高效浸渍炭的制备方法如下：

（1）混合溶液配置：将含有上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水（其中，氨水和蒸馏水的比例为20：1）的混合溶剂中（采用等量浸渍法，用量本领域技术人员按活性炭载体的水容量计算），加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到60-80℃，停止加热；

（2）浸渍：将配置好的上述混合溶液加入到盛有一定量椰壳破碎活性炭的浸渍盒中，迅速搅拌，直至溶液被充分吸收，装入密封袋中密封静置1-2h以上；

（3）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥（即流动床层活化法），待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应30～40min，温度控制在140～190℃之间。活化是浸渍炭制备的关键工艺，活化温度及时间的控制尤为重要，温度过高，容易造成局部过热而导致炭层着火；温度过低或活化时间短，即可造成活化过程不充分，载体中的活性组分不能够有效地转化为具有催化降解有毒物质的成份。

本发明将包括Cu、Mo、Zn、CO₃ ^2-、SO₄ ^2-等在内的混合成分浸渍到载体骨架材料上，通过加热活化转化为具有反应活性或催化作用的有效组分，其中含Cu浸渍剂具有对酸性有毒有害物质（如：HCN、H₂S、NO₂）的净化效力，同时含铜浸渍剂在热分解作用下生成的氧化物，具有较高的氧化性，有助于对甲醛气体的催化消除；加入的含Mo成分为强酸性物质，有助于对碱性污染物（如NH₃）的消除；在酸、碱共存的体系内，CO₃ ^2-、SO₄ ^2-的存在有助于多种浸渍剂的协同作用，使浸渍剂同时具有对酸性和碱性气体（如：SO₂和NH₃）的防护能力。

将一定量的Cu、Mo、Zn、CO₃ ^2-、SO₄ ^2-浸渍剂加入氨水溶液中，按照上述工艺制备的浸渍炭性能测试结果见下表：

上述方法通过在活性炭载体上负载多种浸渍剂实现对HCN、NH₃、SO₂、H₂S、NO₂、甲醛以及苯等多种工业毒剂的有效防护，其优点如下：

1、孔隙结构分布合理的活性炭载体；

2、负载活性组分的种类主要包括了Cu、Mo、Zn、CO₃ ^2-、 SO₄ ^2-；

3、在所述载体材料上负载指定活性组分制备浸渍炭，具有对HCN、NH₃、SO₂、H₂S、NO₂、甲醛以及苯等有毒有害物质的防护能力。

对于工业防毒用浸渍炭，目前还没有能够满足对不同性质、种类的防护，只能根据实际环境选择替换合适的防护产品。本发明采用等量浸渍法和流动床层活化法在活性炭载体材料上负载活性成分Cu、Mo、Zn、CO₃ ^2-、SO₄ ^2-等，赋予浸渍活性炭一定的催化反应活性，从而实现对HCN、NH₃、SO₂、H₂S、NO₂、甲醛以及苯等多种工业毒剂的有效防护。与现有材料及专利成果相比，该发明提供的高效浸渍炭涉及的防护谱系更广、防护对象更多，可同时满足包括有机气体、无机气体，酸性工业化学品、碱性工业化学品，即GB2890-2007规定的ABCK有毒有害气体的有效防护。

本发明提供的浸渍炭普适性强，通用性好，可应对复杂环境下的净化需求，特别是在来不及搞清楚有毒有害气体的类型及有毒有害气体种类复杂的情况下，能够及时有效的发挥净化效能，防护谱系广，通用型强，满足复杂环境下的防护需求，也符合市场发展的需求。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种工业防毒高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有15％（重量）的Cu，2％（重量）的Mo，3％（重量）的Zn，4％（重量）的CO₃ ^2-，10％（重量）的SO₄ ^2-。

其中，以载体材料活性炭的重量为100％计，例如活性炭100g，需要铜15g、钼2g、锌3g、碳酸根离子4g、硫酸根离子10g；那么活性组分碱式碳酸铜25.5g，钼酸铵4g，碱式碳酸锌5.4g，碳酸铵6.4g，硫酸铵14g。

上述高效浸渍炭的制备方法如下：

（1）混合溶液配置：将含有上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水的混合溶剂中（氨水和蒸馏水的比例为20：1；采用等量浸渍法，本领域技术人员按活性炭载体的水容量计算），加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到65℃，停止加热；

（2）浸渍：将配置好的上述混合溶液加入到盛有一定量椰壳破碎活性炭的浸渍盒中，迅速搅拌，直至溶液被充分吸收，装入密封袋中密封静置1h；

（3）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥（即流动床层活化法），待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应30min，温度控制在150℃。

实施例2

一种工业防毒高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有18％（重量）的Cu，4％（重量）的Mo，1.5％（重量）的Zn，2％（重量）的CO₃ ^2-，8％（重量）的SO₄ ^2-。

其中，以载体材料活性炭的重量为100％计，例如活性炭100g，需要铜18g、钼4g、锌1.5g、碳酸根离子2g、硫酸根离子8g；那么活性组分碱式碳酸铜30.6g，钼酸铵8g，碱式碳酸锌2.7g，碳酸铵3.2g，硫酸铵11.2g。

上述高效浸渍炭的制备方法如下：

（1）混合溶液配置：将含有上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水的混合溶剂中（氨水和蒸馏水的比例为20：1；采用等量浸渍法，用量本领域技术人员按活性炭载体的水容量计算），加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到70℃，停止加热；

（2）浸渍：将配置好的上述混合溶液加入到盛有一定量椰壳破碎活性炭的浸渍盒中，迅速搅拌，直至溶液被充分吸收，装入密封袋中密封静置1.5h；

（3）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥（即流动床层活化法），待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应35min，温度控制在140℃。

实施例3

一种工业防毒高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有20％（重量）的Cu，5％（重量）的Mo，0.5％（重量）的Zn，5％（重量）的CO₃ ^2-，5％（重量）的SO₄ ^2-。

其中，以载体材料活性炭的重量为100％计，例如活性炭100g，需要铜20g、钼5g、锌0.5g、碳酸根离子5g、硫酸根离子5g；那么活性组分碱式碳酸铜34g，钼酸铵10g，碱式碳酸锌0.9g，碳酸铵8g，硫酸铵7g。

上述高效浸渍炭的制备方法如下：

（1）混合溶液配置：将含有上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水的混合溶剂中（氨水和蒸馏水的比例为20：1；采用等量浸渍法，用量本领域技术人员按活性炭载体的水容量计算），加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到60℃，停止加热；

（2）浸渍：将配置好的上述混合溶液加入到盛有一定量椰壳破碎活性炭的浸渍盒中，迅速搅拌，直至溶液被充分吸收，装入密封袋中密封静置2h；

（3）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥（即流动床层活化法），待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应35min，温度控制在160℃。

实施例4

一种工业防毒高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有16％（重量）的Cu，6％（重量）的Mo，0.1％（重量）的Zn，7％（重量）的CO₃ ^2-，7％（重量）的SO₄ ^2-。

其中，以载体材料活性炭的重量为100％计，例如活性炭100g，需要铜16g、钼6g、锌0.1g、碳酸根离子7g、硫酸根离子7g；那么活性组分碱式碳酸铜27.2g，钼酸铵12g，碱式碳酸锌0.18g，碳酸钾16.1g，硫酸铵9.8g。

上述高效浸渍炭的制备方法如下：

（1）混合溶液配置：将含有上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水的混合溶剂中（氨水和蒸馏水的比例为20：1；采用等量浸渍法，用量本领域技术人员按活性炭载体的水容量计算），加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到75℃，停止加热；

（3）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥（即流动床层活化法），待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应40min，温度控制在170℃。

实施例5

一种工业防毒高效浸渍炭，采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有13％（重量）的Cu，3％（重量）的Mo，2％（重量）的Zn，6％（重量）的SO₄ ^2-。

其中，以载体材料活性炭的重量为100％计，例如活性炭100g，需要铜13g、钼3g、锌2g、硫酸根离子6g；那么活性组分碱式碳酸铜22.1g，钼酸铵6g，碱式碳酸锌3.6g，硫酸铵8.4g。

上述高效浸渍炭的制备方法如下：

（1）混合溶液配置：将含有上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水的混合溶剂中（氨水和蒸馏水的比例为20：1；采用等量浸渍法，用量本领域技术人员按活性炭载体的水容量计算），加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到80℃，停止加热；

（3）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥（即流动床层活化法），待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应30min，温度控制在190℃。

Claims

1.一种工业防毒高效浸渍炭的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、原料准备

采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有13％～20％（重量）的Cu，2％～6％（重量）的Mo，0.1％～3％（重量）的Zn，0％～7％（重量）的CO₃ ^2-，5％～10％（重量）的SO₄ ^2-；其中，Cu来源于碱式碳酸铜，Mo来源于钼酸铵，Zn来源于碱式碳酸锌，碳酸根离子来源于碳酸铵或者碳酸钾，硫酸根离子来源于硫酸铵；

（2）混合溶液配置：称取规则重量的上述活性组分的浸渍剂加入到计算好的氨水和蒸馏水的混合溶剂中，加热并不断搅拌，使浸渍剂充分溶解，待混合溶液温度达到60-80℃，停止加热；其中，氨水和蒸馏水的体积比例为20：1；

（3）浸渍：采用等量浸渍法，将配置好的上述混合溶液加入到盛有椰壳破碎活性炭的浸渍盒中，迅速搅拌，直至溶液被充分吸收，装入密封袋中密封静置1-2h以上；

（4）活化：将混合物料加入到热的空气气流中进行煅烧干燥，待气流温度达到140℃时开始计时，继续反应30～40min，温度控制在140～190℃之间。

2.根据权利要求1所述的工业防毒高效浸渍炭的制备方法，其特征在于：采用椰壳破碎活性炭作为载体骨架材料，其上负载有18％（重量）的Cu，4％（重量）的Mo，1.5％（重量）的Zn，2％（重量）的CO₃ ^2-，8％（重量）的SO₄ ^2-。