CN107778656B - 一种活性炭布的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性炭布的生产方法，包括以下步骤：(1)将PP塑胶颗粒加热熔化，经吹塑形成PP布；(2)将活性炭、表面活性剂加入到水中，超声分散，得到活性炭的分散液；(3)将步骤(2)所得的PP布加入到活性炭的分散液中，超声振荡10～20h，再冷冻干燥，得到复合体；(4)将步骤(3)所得的复合体进行热压，得到活性炭布。该生产方法制得的活性炭布具有吸附性能好、吸附效率高、无二次污染等优点。
Description
技术领域
本发明属于复合材料的制备技术领域，尤其涉及一种活性炭布的生产方法。
背景技术
现有技术中，活性炭布一般采用是通过粘接剂的粘合力将活性炭粉粘合到PP布、无纺布 等类型的基材上，然后晾干，这种方法制得的活性炭布存在如下缺点：一方面，活性炭布会 被粘接剂包裹，活性炭很难与空气接触，活性炭的吸附能力大大降低；因此，采用这种方法 制得的活性炭布制成口罩、净化器滤芯等空气净化能力变差。另一方面，由于使用粘接剂和 有机溶剂，容易对环境造成二次污染，且威胁使用者的身体健康。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附性能好、吸附效率高、 无二次污染、工艺简单、成本低的活性炭布的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种活性炭布的生产方法，包括以下步骤：
(1)将PP塑胶颗粒加热熔化，经吹塑形成PP布；
(2)将活性炭、表面活性剂加入到水中，超声分散，得到活性炭的分散液；
(3)将步骤(2)所得的PP布加入到活性炭的分散液中，超声振荡10～20h，再冷冻干燥，得到复合体；
(4)将步骤(3)所得的复合体进行热压，得到活性炭布。
优选的，所述步骤(2)中，活性炭、表面活性剂和水的比值为25～35mg∶1mg∶1L。
优选的，所述步骤(2)中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
优选的，所述步骤(3)中，所述冷冻干燥的温度为-100～-50℃，压力为10～20Pa，时 间为24～48h。
优选的，所述步骤(4)中，所述热压的温度为200～250℃，时间为2～5h。
优选的，所述活性炭为球形活性炭，所述球形活性炭由以下方法制得：
(a)将葡萄糖、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、腐殖酸和水混合，进行水热反 应，过滤，得到水热炭球；
(b)将步骤(a)制得的水热炭球在氮气保护下进行炭化，得到炭化后的炭球；
(c)将步骤(b)所得的炭化后的炭球与活化剂混合在氮气保护下进行活化，得到球形 活性炭。
优选的，所述步骤(a)中，所述阴离子表面活性剂为鼠李糖脂，所述阳离子表面活性剂 为十六烷基三甲基溴化铵，所述葡萄糖、鼠李糖脂、十六烷基三甲基溴化铵和腐殖酸的质量 比为100～120∶1∶4～5∶10～12。
优选的，所述步骤(a)中，所述水热反应的温度为150～200℃，时间为10～20h。
优选的，所述步骤(b)中，所述炭化温度为500～600℃，时间为5～10h。
优选的，所述步骤(c)中，所述活化剂为碱、碱土金属氧化物或显碱性的盐，所述炭化 后的炭球与活化剂的质量比为1∶2～5，活化温度为800～900℃，时间为2～5h
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的活性炭布的生产方法，先通过超声振荡使活性炭填充于PP布的孔隙中，由 于增加了表面活性剂，活性炭分散更均匀，不仅填充量得以增加，而且吸附在PP布的孔隙内 的活性炭不易流散；再通过冷冻干燥使填充的活性炭固定于PP布的孔隙内，最后通过热压使 活性炭在PP布的孔隙内成型，与PP布的孔隙内壁物理结合，不易脱落。
2、本发明以葡萄糖、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、腐殖酸为原料，通过水热 炭法制得粒径小的水热炭，再通过炭化和活化制得大小均匀且具有高比表面积的球形活性炭， 作为活性炭布的吸附材料，可以吸附足量的气体，且原料价格便宜，制备工艺简单。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范 围。
实施例1：
本发明的活性炭布的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备球形活性炭：
(1.1)将100g葡萄糖、1g鼠李糖脂、5g十六烷基三甲基溴化铵、10g腐殖酸和1000g混合，于30℃超声反应0.5h，使葡萄糖溶解，并使所有原料混合均匀。再转入水热合成釜中，于160℃下进行水热反应18h，反应完成后过滤，洗涤沉淀产物，得到水热炭球；
(1.2)将步骤(1.1)制得的水热炭球在氮气保护下以12℃/min的升温速度升至500℃， 保温15h，自然降温至室温，得到炭化后的炭球；
(1.3)将步骤(1.2)所得的炭化后的炭球与氢氧化钠以质量比为1∶2的比 例混合，在氮气保护下以5℃/min的升温速度升至850℃，保温3h，自然降温至 室温，得到粒径分布在3-8μm的球形活性炭，其表面积为1855m2/g。
(2)将PP塑胶颗粒加热熔化，经吹塑形成PP布；
(3)将30mg活性炭、1mg十六烷基三甲基溴化铵加入到1L水中，超声分散，得到活性炭的分散液；
(4)将步骤(2)所得的PP布加入到活性炭的分散液中，超声振荡15h，再在-75℃、15Pa下冷冻干燥36h，得到复合体；
(5)将步骤(4)所得的复合体在250℃下进行热压4h，得到活性炭布。
实施例2：
本发明的活性炭布的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备球形活性炭：
(1.1)将110g葡萄糖、1g鼠李糖脂、4g十六烷基三甲基溴化铵、11g腐殖酸和1000g混合，于28℃超声反应1h，使葡萄糖溶解，并使所有原料混合均匀。再转入水热合成釜中，于180℃下进行水热反应18h，反应完成后过滤，洗涤沉淀产物，得到水热炭球；
(1.2)将步骤(1.1)制得的水热炭球在氮气保护下以10℃/min的升温速度升至550℃， 保温8h，自然降温至室温，得到炭化后的炭球；
(1.3)将步骤(1.2)所得的炭化后的炭球与氢氧化钠以质量比为1∶3的比例混合，在 氮气保护下以8℃/min的升温速度升至800℃，保温5h，自然降温至室温，得到粒径分布在 4-10μm的球形活性炭，其表面积为1925m2/g。
(2)将PP塑胶颗粒加热熔化，经吹塑形成PP布；
(3)将25mg活性炭、1mg十六烷基三甲基溴化铵加入到1L水中，超声分散，得到活性炭的分散液；
(4)将步骤(2)所得的PP布加入到活性炭的分散液中，超声振荡10h，再在-80℃、16Pa下冷冻干燥30h，得到复合体；
(5)将步骤(4)所得的复合体在200℃下进行热压5h，得到活性炭布。
实施例3：
本发明的活性炭布的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备球形活性炭：
(1)将120g葡萄糖、1g鼠李糖脂、5g十六烷基三甲基溴化铵、12g腐殖酸和1000g混合，于25℃超声反应1h，使葡萄糖溶解，并使所有原料混合均匀。再转入水热合成釜中，于200℃下进行水热反应20h，反应完成后过滤，洗涤沉淀产物，得到水热炭球；
(2)将步骤(1)制得的水热炭球在氮气保护下以10℃/min的升温速度升至600℃，保 温6h，自然降温至室温，得到炭化后的炭球；
(3)将步骤(2)所得的炭化后的炭球与氢氧化钠以质量比为1∶5的比例混合，在氮气 保护下以10℃/min的升温速度升至900℃，保温2.5h，自然降温至室温，得到粒径分布在5-12 μm的球形活性炭，其表面积为2013m2/g。
(2)将PP塑胶颗粒加热熔化，经吹塑形成PP布；
(3)将35mg活性炭、1mg十六烷基三甲基溴化铵加入到1L水中，超声分散，得到活性炭的分散液；
(4)将步骤(2)所得的PP布加入到活性炭的分散液中，超声振荡10h，再在-50℃、20Pa下冷冻干燥40h，得到复合体；
(5)将步骤(4)所得的复合体在230℃下进行热压3h，得到活性炭布。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以 较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本 申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施 案例，均属于技术方案范围内。
Claims (9)
1.一种活性炭布的生产方法，包括以下步骤：
(1)将PP塑胶颗粒加热熔化，经吹塑形成PP布；
(2)将活性炭、表面活性剂加入到水中，超声分散，得到活性炭的分散液；
(3)将步骤(2)所得的PP布加入到活性炭的分散液中，超声振荡10～20h，再冷冻干燥，得到复合体；
(4)将步骤(3)所得的复合体进行热压，得到活性炭布；
所述活性炭为球形活性炭，所述球形活性炭由以下方法制得：
(a)将葡萄糖、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、腐殖酸和水混合，进行水热反应，过滤，得到水热炭球；
(b)将步骤(a)制得的水热炭球在氮气保护下进行炭化，得到炭化后的炭球；
(c)将步骤(b)所得的炭化后的炭球与活化剂混合在氮气保护下进行活化，得到球形活性炭。
2.根据权利要求1所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)中，活性炭、表面活性剂和水的比值为25～35mg∶1mg∶1L。
3.根据权利要求2所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
4.根据权利要求3所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述冷冻干燥的温度为-100～-50℃，压力为10～20Pa，时间为24～48h。
5.根据权利要求4所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述热压的温度为200～250℃，时间为2～5h。
6.根据权利要求1所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述阴离子表面活性剂为鼠李糖脂，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述葡萄糖、鼠李糖脂、十六烷基三甲基溴化铵和腐殖酸的质量比为100～120∶1∶4～5∶10～12。
7.根据权利要求6所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述水热反应的温度为150～200℃，时间为10～20h。
8.根据权利要求7所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(b)中，所述炭化温度为500～600℃，时间为5～10h。
9.根据权利要求8所述的活性炭布的生产方法，其特征在于，所述步骤(c)中，所述活化剂为碱、碱土金属氧化物或显碱性的盐，所述炭化后的炭球与活化剂的质量比为1∶2～5，活化温度为800～900℃，时间为2～5h。
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