CN110407999A - 利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫及制备方法 - Google Patents

利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫及制备方法，由聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭与高活性多元醇、甲苯二异氰酸酯及水反应制得。本发明以聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭为原料，具有成本低廉，远低于常规制造活性炭的费用。同时，活性炭中吸附的原料参与反应，也充分提高了生产过程中的原料利用率。

Description

利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫 及制备方法
技术领域
本发明涉及一种废活性炭的再利用工艺，属于材料的回收再利用领域。
背景技术
生产一吨活性炭需消耗25吨的木材或70m 3 的木屑，将使用过一次的废活性炭（简称废炭）简单的废弃，不仅浪费资源，也带来固体废弃物的污染问题。上世纪90年年代以来，我国已开始对这些废活性炭进行回收，通过烘干、高温窑炉焙烧活化制成具有一定活性的回收活性炭，可用于废水处理、化工产品精制等用途，达到了废物回收、再资源化、循环利用的目的。
废炭回收再生工艺一般可分为化学法和物理法。由于化学法活化的炭具有孔径较大的特点，一般使用于吸附较大分子的杂质，而化学制药工业杂质分子量一般比较小，同时化学法也存在一定程度的水污染问题，因此不予考虑。物理法再生工艺中热再生法是目前应用最广泛、发展历史最长、工艺最成熟的再生方法。但传统的废活性炭活化再生采用窑炉加热再生，存在劳动强度大、生产效率低、产品活化不够吸附力较低等问题。
与传统废炭回收相同的问题，在聚氨酯发泡过程中吸收废气产生的活性炭也面临着相同的处理问题。直接处理浪费资料，增加产品成本，又对环境进行二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保、性能好的利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫及制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫，其特征是：由下列重量百分比的原料反应制得：
聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭 40~60%
高活性多元醇、甲苯二异氰酸酯和水 余量；
其中，质量比：高活性多元醇:甲苯二异氰酸酯:水= 100：40- 50：1-5。
所述废气为包括小分子醇、催化剂和发泡剂的聚氨酯发泡的小分子易挥发物及包括甲苯二异氰酸酯的蒸气压低的原料。
所述的高活性多元醇为环氧乙烷含量占比75%以上的多元醇。
所述的利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
步骤一：准备聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭为原料；
步骤二：将上述活性炭磨粉，颗粒细度按100至200目筛通过量为99％；
步骤三：将聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭与高活性多元醇、甲苯二异氰酸酯、水搅拌混合均匀成组分A，待用；
步骤四：将组分A与甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用电磁炉或微波加热；
步骤五：熟化步骤，待发泡结束，泡沫成型后，控温环境20-30℃熟化24小时以上；
步骤六：切割步骤，将熟化好的材料切成合适的尺寸或者打磨成粉，继续在聚氨酯发泡过程中作吸附剂使用。
所述磨粉，将活性炭磨粉是在封闭式管道研磨机中进行；混合时，将研磨活性炭粉、高活性多元醇和水在封闭式管道中静态预混。
所述吸收废气的活性炭的发泡反应过程中，其中吸附的小分子等原料参与发泡合成反应，将其中的小分子原料变成泡沫，再经过合成放热反应，温度可达150℃以上高温处理后，已经脱附还原成具有良好的吸附分离和杀菌功能的活性炭泡沫。
本发明的有益效果：
1 .本发明以聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭为原料，具有成本低廉，远低于常规制造活性炭的费用。同时，活性炭中吸附的原料参与反应，也充分提高了生产过程中的原料利用率。
2. 本发明以发泡合成的方法来使废活性炭脱附还原，在充分利用吸附物质特点情况下，将其中的小分子原料变成泡沫，增加活性炭的比表面积，再经过合成放热反应处理后，已经脱附还原成具有良好的吸附分离和杀菌功能的活性炭泡沫。
3.本发明活性炭泡沫的合成方法可利用现有生产线连续生产，质量稳定，制造出品质的活性炭泡沫。整个制造的过程，操作可实现自控，品质可控。
4 .本发明提出的使用生产过程中吸附原料的活性炭制备聚氨酯活性炭泡沫的方法，不但可以变废为宝，而且生产过程简单，无液废及固废排放，是一种绿色环保的技术，符合国家关于废弃物资源化利用的政策导向，具有较好的产业化前景，可行业推广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明制备方法的流程示意图。
具体实施方式
实施例1
取聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭200g研磨成粉，颗粒细度200目，待用。取85g研磨好的活性炭粉与130g高活性多元醇和6g水搅拌混合均匀成组分A；将混合好的组分A与65g甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用微波加热，待发泡产生足够热量后停止加热。泡沫成型后，在环境温度25℃熟化24小时。然后，切割成小方块，继续作吸附剂使用。
实施例2
取聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭200g研磨成粉，颗粒细度200目，待用。取100g研磨好的活性炭粉与130g高活性多元醇和6g水搅拌混合均匀成组分A；将混合好的组分A与65g甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用微波加热，待发泡产生足够热量后停止加热。泡沫成型后，在环境温度25℃熟化24小时。然后，切割成小方块，继续作吸附剂使用。
实施例3
取聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭200g研磨成粉，颗粒细度200目，待用。取120g研磨好的活性炭粉与130g高活性多元醇和6g水搅拌混合均匀成组分A；将混合好的组分A与65g甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用微波加热，待发泡产生足够热量后停止加热。泡沫成型后，在环境温度25℃熟化24小时。然后，切割成小方块，继续作吸附剂使用。
实施例4
取聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭200g研磨成粉，颗粒细度200目，待用。取100g研磨好的活性炭粉与130g高活性多元醇和5g水搅拌混合均匀成组分A；将混合好的组分A与60g甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用微波加热，待发泡产生足够热量后停止加热。泡沫成型后，在环境温度25℃熟化24小时。然后，切割成小方块，继续作吸附剂使用。
对比例1
取100g未吸附废气的活性炭粉与130g高活性多元醇和6g水搅拌混合均匀成组分A；将混合好的组分A与65g甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用微波加热，待发泡产生足够热量后停止加热。泡沫成型后，在环境温度25℃熟化24小时。然后，切割成小方块，继续作吸附剂使用。
性能检测
检测本发明实施例1-4以及对比例1中制备的活性炭海绵的比表面结和亚甲基蓝吸附值，其吸附值测定参照GB/T12496 .10-1999，结果参加表1。
表1 性能检测结果
比表面积（ m<sup>2</sup>/g） 吸附值（mg/g）
实施例1 2015 280.4
实施例2 2223 285.3
实施例3 2517 298.5
实施例4 1868 278.6
对比例1 2332 290.5
由表1可知，本发明实施例1-4和对比例1制备的海绵活性炭的比表面积是1868-2517m2/g，对亚甲基蓝的吸附值为278.6-290.5mg/g，吸附性能优良；而对比例1是在实施例2的基础上使用未经吸附使用的活性炭做对比实验，两组数据相差不大，说明本发明中使用的已经吸附了小分子的活性炭在合成过程中已经将活性炭看吸附的小分子反应掉，达到脱附还原的效果，从而增加比表面积，重新具有吸附效果。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫，其特征是：由下列重量百分比的原料反应制得：
聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭 40~60%
高活性多元醇、甲苯二异氰酸酯和水 余量；
其中，质量比：高活性多元醇:甲苯二异氰酸酯:水= 100：40- 50：1-5。
2.根据权利要求1所述的利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫，其特征是：所述废气为包括小分子醇、催化剂和发泡剂的聚氨酯发泡的小分子易挥发物及包括甲苯二异氰酸酯的蒸气压低的原料。
3.根据权利要求1或2所述的利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫，其特征是：所述的高活性多元醇为环氧乙烷含量占比75%以上的多元醇。
4.一种权利要求1所述的利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
步骤一：准备聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭为原料；
步骤二：将上述活性炭磨粉，颗粒细度按100至200目筛通过量为99％；
步骤三：将聚氨酯生产过程中吸收废气的活性炭与高活性多元醇、甲苯二异氰酸酯、水搅拌混合均匀成组分A，待用；
步骤四：将组分A与甲苯二异氰酸酯用搅拌器高速搅拌混合好，用电磁炉或微波加热；
步骤五：熟化步骤，待发泡结束，泡沫成型后，控温环境20-30℃熟化24小时以上；
步骤六：切割步骤，将熟化好的材料切成合适的尺寸或者打磨成粉，继续在聚氨酯发泡过程中作吸附剂使用。
5.根据权利要求4所述的利用聚氨酯发泡过程中吸收废气的活性炭制备的活性炭泡沫的制备方法，其特征是：所述磨粉，将活性炭磨粉是在封闭式管道研磨机中进行；混合时，将研磨活性炭粉、高活性多元醇和水在封闭式管道中静态预混。
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