CN1100604C - 一种无铬浸渍活性炭及其制备方法 - Google Patents

一种无铬浸渍活性炭及其制备方法 Download PDF

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一种无铬浸渍活性炭，其组成为：Cu 2～15%、Zn 0～15%、Cl 1～15%、Mo 0.5～4%和Ag 0～1%，其制备方法是将含上述组成的浸渍液浸渍到活性炭上，充分搅拌均匀，在140～250℃的流化床内，用空气流进行活化，主要用于对含HCN、ClCN、SO2、Cl2、NH3及有机蒸气等多种有毒气体进行综合防护。

Description

一种无铬浸渍活性炭及其制备方法
本发明是一种用于在常温常压的大气环境下对有毒气体进行净化的无铬浸渍活性炭及其制备方法，特别适用于对含HCN、ClCN、SO2、Cl2、NH3及有机蒸气等多种有毒气体进行综合防护的场合。
活性炭很早就用来去除各种有害气体，净化呼吸用空气或其它废气，用于防毒面具滤毒罐和集体防护过滤器等。后来发明了浸渍活性炭，可大大提高活性炭对各种有害气体的防护能力，如防NH3的浸Cu活性炭，防H2S、SO2的浸CuSO4、KOH活性炭，防CNCl、HCN等多种毒剂的浸Cu、Cr、Ag活性炭等等，这种浸渍活性炭可对一种或一类有害气体进行有效防护，装填这种浸渍活性炭的滤毒罐或过滤器不能互相混用，即通用性差。对于工业上经常需要对多种气体同时存在的条件下进行有效防护的场合，如NH3、H2S、SO2、Cl2、HCN等气体同时存在时，使用上述的一种浸渍活性炭就不能达到防护目的。需使用多个过滤器分别装填多种浸渍活性炭，进行分段净化，这样不仅会大大增加设备成本，而且会增加净化系统的气流阻力。
国内民用防护器材所使用的防毒材料主要采用单一用途的浸渍活性炭，如国家标准GB2890-1995规定的滤毒罐，有八种型号标色，装填不同类型的浸渍活性炭，每种标色的滤毒罐只能用于防护与其相对应的有害气体，使用时应根据防护对象选用相应的滤毒罐，由于这种滤毒罐的通用性差，在来不及搞清有害气体的类型或有害气体种类很多的场合下，给选用带来很多麻烦，且其中的1号罐仍在使用含Cu、Cr、Ag的防毒材料，由于这种浸渍活性炭中含有的Cr是致癌物质，在生产和使用过程中将对环境和人员造成危害。美国的国家职业安全卫生学会早在1992年就不再为装填含Cr防毒材料的工业防毒面具生产签发产品许可证。
U.S.Patent.5,063,196(1991)公开了“一种吸附有害气体的无铬浸渍活性炭”，其主要组成为Cu 4～14％、Zn 2～12％、Ag 0～1％和三乙烯二胺1.5～6％，主要用于军事上对CNCl、HCN等有毒气体进行有效防护，没有提供详细的制备方法。
U.S.Patent 5,492,882(1996)公开了“一种用于工业上吸附有害气体的无铬浸渍活性炭”，其主要组成为Cu 6～13％、Zn 6～13％、Mo 1～4％、SO4 2- 0～10％和H2O 5～10％，主要用于工业上对含HCN、SO2、H2S、HCl、Cl2、NH3等多种有毒气体进行综合防护，没有提供详细的制备方法。其缺点是加H2O后降低了这种浸渍活性炭对有机蒸气的吸附性能，且对NH3的防护性能仍较低。
本发明提供了一种用于综合防毒的无铬浸渍活性炭及其制备方法，主要用于对含HCN、CNCl、SO2、H2S、HCl、Cl2、NH3等多种有毒气体进行综合防护，其特征组成为：Cu 2～15％、Zn 0～15％、Cl 1～15％、Mo 0.5～4％和Ag 0～1％，优点是不含H2O，不降低对有机蒸气的吸附性能，对NH3的防护性能较高，且不含有毒的Cr。
其中Cu来源于碱式碳酸铜、氯化铜，加氨水、碳酸铵配成铜氨溶液；Zn来源于碳酸锌、氯化锌；Cl来源于氯化铜、氯化锌、氯化铵、盐酸；Mo来源于钼酸铵；Ag来源于硝酸银。
本发明还提供了上述无铬浸渍活性炭的制备方法，包括浸渍和活化两个步骤：
1.将含上述的浸渍组份加入氨水中，加热溶解配成浸渍液，按70～90％的水容量浸渍到活性炭上，充分搅拌均匀，浸渍可以是分浸也可以是混浸。
2.凉干后的混合料在流化床内活化，在140～250℃温度下的空气流中活化0.5～10hr。
无铬浸渍活性炭的活化是浸渍活性炭制备的关键工艺，由于活化过程为放热的反应过程，因此，在固定床活化条件下，很易造成局部过热而导致炭层着火。而在流化床内活化时，此时颗粒处于悬浮状态，并不停地运动，从而造成床内颗粒的混和，由于这种活性炭颗粒的强烈混和，活化过程放出的热量及时被气流带走，很易获得均匀的温度，活化过程中炭层不易着火，与固定床活化方法相比，采用该方法可大幅度提高该浸渍活性炭的产量，且生产安全性高，产品品质均匀、性能稳定。
上述制备过程中的活性炭可选用柱状炭、破碎炭或球状炭。
本发明的无铬浸渍活性炭，包括载体和活性组份，其中的载体为活性炭，活性组成为：Cu、Zn、Cl、Mo和Ag；各组成占总重量的百分比为：活性炭70～95％，Cu 2～15％、Zn 0～15％、Cl 1～15％、Mo 0.5～4％、Ag 0～1％，活性组成的含量小于浸渍活性炭总重量的30％。
实施例1
将含0.75kg Cu的碱式碳酸铜配制的铜氨溶液、含2.25kg Zn的碳酸锌、含2.4kg Cl的氯化铵、含0.25kg Mo的钼酸铵、含12.5g Ag的硝酸银制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在160℃的温度下，流化床活化2hr，制成无铬浸渍活性炭A。
实施例2
将含1.5kg Cu、1.35kg Cl的氯化铜配制的铜氨溶液、含1.5kg Zn的碳酸锌、含0.25kgMo的钼酸铵、含12.5g Ag的硝酸银制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在160℃的温度下，流化床活化2hr，制成无铬浸渍活性炭B。
实施例3
将含1.8kg Cu的碱式碳酸铜配制的铜氨溶液、含1.8kg Zn的碳酸锌、含1.2kg Cl的氯化铵、含0.375kg Mo的钼酸铵、含12.5g Ag的硝酸银制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在170℃的温度下，流化床活化2hr，制成无铬浸渍活性炭C。
实施例4
将含1.5kg Cu、1.35kg Cl的氯化铜配制的铜氨溶液、含1.5kg Zn的碳酸锌、含0.3kgCl的氯化铵和含0.375kg Mo的钼酸铵制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在180℃的温度下，流化床活化2hr，制成无铬浸渍活性炭D。
实施例5
将含1.5kg Cu的碱式碳酸铜配制的铜氨溶液、含1.5kg Zn的碳酸锌、含2.4kg Cl的氯化铵、含0.25kg Mo的钼酸铵和含12.5g Ag的硝酸银制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在180℃的温度下，流化床活化2hr，制成无铬浸渍活性炭E。
实施例6
将含2.7kg Cu的碱式碳酸铜配制的铜氨溶液、含0.9kg Mo的钼酸铵和含1.98kg Cl的氯化铵制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在180℃的温度下，流化床活化2hr，制成无铬浸渍活性炭F。
对比例1
将含1.5kg Cu的碱式碳酸铜配制的铜氨溶液、含1.5kg Zn的碳酸锌、含0.375kg Mo的钼酸铵、含1.2kg SO4 2-的硫酸铵制成浸渍液，浸渍到25kg 0.9mm的柱状活性炭上，在170℃的温度下，流化床活化2hr，加H2O 5％制成无铬浸渍活性炭G。
将上述制成的无铬浸渍活性炭A、B、C、D、E、F及对比例G进行评价，在温度15～20℃、相对湿度50±3％、比速0.251/min.cm2的条件下，原料气中试验气体的浓度分别为5000ppm，其余为空气，透过气体指示剂按GB2892-1995规定的方法配制，对各气体的防护时间的测试结果见表1。
                             表1测试结果
    样品                         组成含量(％)                      防护时间(min)
    Cu     Zn     Mo     Cl     Ag     HCN     SO2     Cl2     NH3     C6H6
    浸渍炭A     2.5     7.5     0.8     8.0     0.04     38     15     18     47     45
    浸渍炭B     5.0     5.0     0.8     4.5     0.04     43     17     22     20     46
    浸渍炭C     6.0     6.0     1.25     4.0     0.04     43     17     23     17     46
    浸渍炭D     5.0     5.0     1.25     5.5     0     43     16     20     23     46
    浸渍炭E     5.0     5.0     0.8     8.0     0.04     40     15     19     48     45
    浸渍炭F     9.0     0     3.0     6.6     0     42     16     19     27     46
    浸渍炭G     5.0     5.0     1.25     SO4 2-     4.0     44     19     24     9     39
    活性炭     0     0     0     0     0     7     9     18     2     54
由表1结果可见，与现有浸渍炭相比，本发明的无铬浸渍炭显示出在防护NH3和C5H6方面具有显著的优点：(1)对NH3的防护性能提高89～433％，(2)对C6H6的防护性能提高18％。

Claims (8)

1.一种无铬浸渍活性炭，其特征在于其组成及各组成占总重量的百分比为：Cu 2～15％、Zn 0～15％、Cl 1～15％、Mo 0.5～4％和Ag 0～1％。
2.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是Cu来源于碱式碳酸铜、氯化铜。
3.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是Zn来源于碳酸锌、氯化锌。
4.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是Cl来源于氯化铜、氯化锌、氯化铵、盐酸。
5.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是Mo来源于钼酸铵。
6.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是Ag来源于硝酸银。
7.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是活性组成的含量小于浸渍活性炭总重量的30％。
8.根据权利要求1所述的浸渍活性炭，其特征是制备方法为：将含上述的浸渍组份加入氨水中，溶解配成浸渍液，浸渍到活性炭上，充分搅拌均匀，凉干后的混合料在流化床内活化，在140～250℃温度下的空气流中活化0.5～10hr。
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