CN105289547A - 一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,由下列原料按质量百分比配制而成:活化粉状活性炭:65-70wt%;陶瓷纤维棉粉末:2-3wt%;聚乙烯醇:5-10wt%;硬脂酸:1-2wt%;脲醛树脂:3-5wt%;TiO2-ZrO2复合氧化物:1-5wt%,Ti/Sr比为1;水:6-10wt%。制备方法为:取有机酸对粉状活性炭改性得到活化粉状活性炭;将活化粉状活性炭、陶瓷纤维棉粉末、聚乙烯醇、硬脂酸、脲醛树脂、TiO2-ZrO2复合氧化物和水混匀成泥料,再挤出成蜂窝状活性炭初胚;先干燥后活化,得到改性蜂窝状活性炭。本发明提高蜂窝状活性炭的机械强度,延长使用周期。
Description
技术领域
本发明属于挥发性有机物吸附材料制备的技术领域,具体涉及一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭及其制备方法。
背景技术
挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)是一类严重危害人类健康、影响环境质量的有害物质。该类物质在常温下蒸发速率大、易挥发且长时间稳定存在,不仅会引发光化学烟雾、破坏臭氧层,还能造成人体内各系统紊乱,甚至有致癌危险。
活性炭具有比表面积高、失效后可再生等特点,而且其吸附过程经济、高效,因此在实际工业过程中活性炭吸附法被广泛应用于VOCs的治理与回收。与粒状、粉末状的活性炭相比,蜂窝状活性炭具有独特的蜂窝状结构,床层压降小且吸-脱附速率快。
在处理VOCs的实际过程中,蜂窝状活性炭的质量决定了整个处理过程的结果。然而,采用传统配方和工艺制备的蜂窝状活性炭机械强度不足、使用周期较短,无形中增加了运行成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭及其制备方法,应用于VOCs吸附领域,针对传统蜂窝状活性炭的缺点,提高机械强度,延长使用寿命。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,由下列原料按质量百分比配制而成:
活化粉状活性炭:65-70wt%;
陶瓷纤维棉粉末:2-3wt%;
聚乙烯醇:5-10wt%;
硬脂酸:1-2wt%;
脲醛树脂:3-5wt%;
TiO2-ZrO2复合氧化物:1-5wt%,Ti/Sr比为1;
水:6-10wt%。
具体制备步骤为:
步骤(1):用活化液浸渍200目以下的粉状活性炭,真空条件下干燥得到活化粉状活性炭;
步骤(2):将活化粉状活性炭、陶瓷纤维棉粉末、聚乙烯醇、硬脂酸、脲醛树脂、TiO2-ZrO2复合氧化物和水加入混料机内混合均匀形成泥料,再将泥料由真空挤出机挤出成蜂窝状活性炭初胚;
步骤(3):将得到的蜂窝状活性炭初胚干燥、活化得到改性蜂窝状活性炭。
其中,活化液由0.5mol/L的草酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或多种等质量混合得到。
所述的步骤(1)中,活化液浸渍粉状活性炭的体积比为(2-5):1,浸渍时间为2小时。
所述的步骤(1)中,干燥真空度为0.5-1.5MPa,干燥温度为90-120℃,干燥时间为1-4小时。
所述步骤(3)中的干燥、活化过程为:在120-200℃下干燥1-4小时,而后在600-800℃下活化1-4小时。
采用上述方案后,本发明有如下有益效果:
本发明采用有机酸对粉末状活性炭改性,增加活性炭表面官能团,提高其吸附能力,在一定程度上也增强了蜂窝状活性炭的机械强度;而制备过程中添加陶瓷纤维棉粉末和TiO2-ZrO2复合氧化物则大大提高了蜂窝状活性炭的正压抗压强度,使其达到3-15MPa。
附图说明
图1为改性蜂窝状活性炭吸附VOCs试验流程图。
图号说明:1、空气钢瓶,2、质量流量计,3、恒温水浴,4、有机气体发生器,5、气体混合器,6、真空泵,7、吸附床层,8、恒温水箱,9、气相色谱仪,10、尾气处理。
具体实施方式
下面结合图1及实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1:本实施例中蜂窝状活性炭所用原料质量分数为:
活化粉状活性炭,65wt%;
陶瓷纤维棉粉末:3wt%;
聚乙烯醇:10wt%;
硬脂酸:2wt%;
脲醛树脂:5wt%;
TiO2-ZrO2复合氧化物:5wt%;
水:10wt%。
具体制备步骤为:
步骤(1)取一定量0.5mol/L的草酸作为活化液,用3倍体积的活化液浸渍200目以下的粉状活性炭2h,再于0.8MPa真空度下100℃干燥2h备用;
步骤(2)将活化粉状活性炭、陶瓷纤维棉粉末、聚乙烯醇、硬脂酸、脲醛树脂、TiO2-ZrO2复合氧化物和水加入混料机内混合均匀形成泥料,在将泥料由真空挤出机挤出成蜂窝状活性炭初胚;
步骤(3)将得到的蜂窝状活性炭初胚先在180℃下干燥2h,而后在700℃下活化2h得到改性蜂窝状活性炭。
性能测试:以甲苯与空气混合气为模拟废气,甲苯浓度为500ppm,其余为空气,空速20000mL/(g·h)条件下测试样品对甲苯的吸附性能。测试结果见表1。
实施例2:蜂窝状活性炭所用原料配比(质量百分比)为:
活化粉状活性炭,68wt%;
陶瓷纤维棉粉末:3wt%;
聚乙烯醇:10wt%;
硬脂酸:2wt%;
脲醛树脂:4wt%;
TiO2-ZrO2复合氧化物:3wt%;
水:10wt%。
具体制备步骤为:
步骤(1)取一定量0.5mol/L的草酸、酒石酸等质量混合得到活化液,用3倍体积的活化液浸渍200目以下的粉状活性炭3h,再于0.9MPa真空度下110℃干燥2h备用;
步骤(2)将活化粉状活性炭、陶瓷纤维棉粉末、聚乙烯醇、硬脂酸、脲醛树脂、TiO2-ZrO2复合氧化物和水加入混料机内混合均匀形成泥料,在将泥料由真空挤出机挤出成蜂窝状活性炭初胚;
步骤(3)将得到的蜂窝状活性炭初胚先在150℃下干燥2h,而后在600℃下活化2h得到改性蜂窝状活性炭。
性能测试:以甲苯与空气混合气为模拟废气,甲苯浓度为500ppm,其余为空气,空速20000mL/(g·h)条件下测试样品对甲苯的吸附性能。测试结果见表1。
实施例3:蜂窝状活性炭所用原料配比(质量百分比)为:
活化粉状活性炭,70wt%;
陶瓷纤维棉粉末:2wt%;
聚乙烯醇:8wt%;
硬脂酸:2wt%;
脲醛树脂:5wt%;
TiO2-ZrO2复合氧化物:3wt%;
水:10wt%。
具体制备步骤为:
步骤(1)取一定量0.5mol/L的草酸、酒石酸、柠檬酸,等质量混合形成活化液,用3倍体积的活化液浸渍200目以下的粉状活性炭4h,再于1.2MPa真空度下100℃干燥2h备用;
步骤(2)将活化粉状活性炭、陶瓷纤维棉粉末、聚乙烯醇、硬脂酸、脲醛树脂、TiO2-ZrO2复合氧化物和水加入混料机内混合均匀形成泥料,在将泥料由真空挤出机挤出成蜂窝状活性炭初胚;
步骤(3)将得到的蜂窝状活性炭初胚先在130℃下干燥2h,而后在750℃下活化2h得到改性蜂窝状活性炭。
性能测试:以甲苯与空气混合气为模拟废气,甲苯浓度为500ppm,其余为空气,空速20000mL/(g·h)条件下测试样品对甲苯的吸附性能。测试结果见表1。
表1.实施例测试结果
测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
甲苯的吸附率 | 88% | 93% | 98% |
正压抗压强度(MPa) | 13.6 | 9.5 | 7.9 |
比表面积(m2/g) | 745.6 | 869.4 | 937.1 |
Claims (6)
1.一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,其特征在于,由下列原料按质量百分比配制而成:
活化粉状活性炭:65-70wt%;
陶瓷纤维棉粉末:2-3wt%;
聚乙烯醇:5-10wt%;
硬脂酸:1-2wt%;
脲醛树脂:3-5wt%;
TiO2-ZrO2复合氧化物:1-5wt%,Ti/Sr比为1;
水:6-10wt%。
2.根据权利要求1所述的一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,其特征在于,其制备步骤为:
步骤(1):用活化液浸渍200目以下的粉状活性炭,真空条件下干燥得到活化粉状活性炭;
步骤(2):将活化粉状活性炭、陶瓷纤维棉粉末、聚乙烯醇、硬脂酸、脲醛树脂、TiO2-ZrO2复合氧化物和水加入混料机内混合均匀形成泥料,再将泥料由真空挤出机挤出成蜂窝状活性炭初胚;
步骤(3):将得到的蜂窝状活性炭初胚干燥、活化得到改性蜂窝状活性炭。
3.根据权利要求2所述的一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,其特征在于,所述活化液是由0.5mol/L的草酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或多种等质量混合得到。
4.根据权利要求2所述的一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,其特征在于,所述的步骤(1)中,活化液浸渍粉状活性炭的体积比为(2-5):1,浸渍时间为1-4小时。
5.根据权利要求2所述的一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,其特征在于,所述的步骤(1)中,干燥真空度为0.5-1.5MPa,干燥温度为90-120℃,干燥时间为1-4小时。
6.根据权利要求2所述的一种吸附VOCs的改性蜂窝状活性炭,其特征在于,所述步骤(3)中的干燥、活化过程为:在120-200℃下干燥1-4小时,而后在600-800℃下活化1-4小时。
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