CN1137021A - 活性炭及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种活性炭，它包含活性炭颗粒和在其表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒，并且其具有的光度L值(Hunter)。不大于50。

Description

活性炭及其制造方法
本发明涉及一种活性炭及其制造方法。
本发明的活性炭在将二氧化钛固着在活性炭颗粒表面上方面是极优异的，由此提供了一种活性炭，其中，在活性炭颗粒的表面上或里面有二氧化钛细颗粒存在而不堵塞活性炭颗粒中的微孔。另外，本发明的活性炭在紫外线或阳光作用下能显著地提高除去水或气体中有害物质的效率，从而可将它有利地用于自来水，污水、废气等的净化处理，臭气去除，和其它目的。
通常，由于活性炭的比表面积大，而具有极好的吸附性并被普通地用于吸附去除水或气体中的有害物质。
最近，由民用或工业废物导致的水、海洋、大气的污染遍及全球。由民用废水包括合成洗涤剂等导致的湖、河的海藻污染，由用于半导体生产厂或洗衣店的有机溶剂导致的地下水和自来水源的污染，和用于高尔夫球场等的农用化学品的流出物导致的水污染是急迫的污染问题的典型实例。
现在，活性污泥法最普遍地用于废水处理，但是该法由于使用了微生物，要对温度，pH、气体气氛，毒性等进行严格的控制。该法的缺点是对于分解去除农用化学品，有机溶剂(包括卤化物)，表面活性剂等几乎是无效的。对于难于生物分解的有机物的处理，有几种有效的方法，如氯处理方法、臭氧处理方法、焚化方法、活性炭吸附方法。氯处理方法涉及的问题是由于氯超过使用量导致有残留氯存在的问题，并且氯可能与待处理水中所含有的有机物反应生成有机卤化物，如三卤甲烷等，而人们知道它具有致癌性。
近来，人们开始关注臭氧处理方法，它在水净化厂和其它类似工厂中作为一种先进的水净化处理方法，但该方法也存在设备和操作成本高的问题。焚化法对稀溶液处理是不实用的。活性炭吸附法是一种很有效的方法，但该方法在吸附去除有机卤化物方面是不尽人意的并且对水中的有害物质不都有效。
活性炭吸附法也用于去除气体，如大气污染物和臭气物中的有害物。通常，要求所设计用于气体中的污染物的吸附技术在蒸汽或二氧化碳的存在下对低浓度气态物有效。活性炭在这样的条件下被用于去除各种有机和无机化合物。用于气相中的活性炭具有较大的比表面积以及小孔径的孔结构，并且对低浓度气体的吸附亲合力较高。此外，由于其疏水表面，活性炭对蒸汽的吸附亲合力较小并且能高效地除去气体中存在的有害气态物质或臭气物，特别是有机化合物。然而，有几种气态物，活性炭对其吸附亲合力较弱，因此活性炭对吸附去除有害物并不是万能的。
另一方面，自从在1969年实现了通过由二氧化钛晶体组成的半导体光电极(Honda-Fujishima效应)利用光能直接分解水以来，在该技术领域中作为一种将光能转变为化学能的有潜力的方法，人们对以二氧化钛为代表的光催化剂进行了许多热心的研究。该反应被称之为光催化反应，它是借助于光而进行的，即使在反应体系中存在催化剂，没有光的作用该反应无法进行。光催化反应与普通催化反应和光化学反应有密切关系，但另一方面它又与那些普通反应有明显区别。普通催化剂的推动力是热，并且催化剂的存在改变了从反应体系到产物体系的转化率。因此，催化剂的作用是控制反应速率直到达到由温度、压力和相关体系的其它条件确定的平衡状态，并且可达到的反应被限制为在热力学上能进行的反应。另一方面，在光化学反应中，光被吸进反应体系中，从而导致反应物电子态和化学键的变化，以致于将反应体系转变成产物体系，结果，能实现热反应，如普通催化反应所不能引起的反应。
另一方面，在光催化反应中，吸收光而呈现电子激发态的催化剂对反应体系起作用，因此仅在催化剂表面上进行反应。催化剂的电子激发态(如在光化学反应的情况下)与只有电子温度过分升高的非平衡状态对应，随后甚至在被认为热力学上不可能进行反应的适中条件下能进行该反应。这就证实了；在普通催化反应中的原理“催化剂不改变化学反应的平衡”是不对的，并且这一事实是光催化反应的特征。
通常，光催化反应包括：(1)光激发步骤，其中半导体吸收光而被激发产生电子空穴对，(2)电荷分离和迁移步骤，其中产生的电子和空穴借助于半导体颗粒的势能梯度和扩散迁移到表面，和(3)表面反应步骤，其中迁移到表面的空穴和电子与吸附在催化剂上的化合物产生电子转移从而导致氧化还原反应。
人们已提出了几种利用活性炭和二氧化钛特性的技术。例如，日本专利申请公开(昭)6-315614公开了一种利用二氧化钛和活性炭的混合物去除污染物的方法。然而日本专利申请公开昭)6-315614公开的方法，因为活性炭和二氧化钛彼此单独存在，所以最大程度地利用二氧化钛的潜力是困难的。利用常规净化设备直接所处的形式也是困难的。
通过本发明人为克服上述问题所进行的研究，已发现：(i)粉磨煤，粒化经粉磨的煤，炭化和活化该颗粒，在成粒前向煤中加入二氧化钛，或(ii)细磨碳质材料，与粘结剂混合，粒化形成的混合物，硬化和炭化该颗粒并且随后活化经炭化的物质，在成粒前向碳质材料中加入二氧化钛，(1)很令人吃惊的是甚至当TiO2处于碳化的强还原气氛中时，并且更进一步即使在活化步骤中进行蒸汽活化(其中产生了H2并在周围存在碳)，TiO2仍能保持具有光催化作用的锐铁矿型或金红石型TiO2而没有产生副产物，如TinO2n-1等；(2)二氧化钛被迅速地固定在活性炭颗粒的表面上和/或里面而不堵塞其中的微孔，并将二氧化钛的分离减至最少；(3)另外，在该情况下，可能从包括椰子壳，焦碳、炭、和煤的各种材料中选择碳质原料，并随意控制所形成的活性炭的形状；和(4)所获得的活性炭(其中适量的二氧化钛被固定在活性炭颗粒表面的上面和/或里面，即光度L值(Hunter)不大于50)在紫外线或目光的作用下除去水或气体中的有害物质的能力被明显改善。本发明是在这一发现的基础上完成的。
本发明的第一方面是提供一种活性炭，该活性炭包含活性颗粒和在活性炭颗粒表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒，并且具有的光度L值(Hunter)不大于50。
本发明的第二方面是提供一种活性炭的制造方法，在活性炭的表面上或里面载有二氧化钛细颗粒并具有的光度L值(Hunter)不大于50，该方法包括粉磨煤，粒化粉磨后的煤，炭化和活化颗粒的步骤，其中在成粒前向煤中加入二氧化钛。
本发明第三方面是提供一种制造活性炭的方法，在活性炭表面上或里面载有二氧化钛细颗粒并具有的光度L值(Hunter)不大于50，该方法包括将碳质材料磨细，与粘结剂混合，将所得到的混合物成粒，硬化和炭化颗粒并随后活化经炭化的物质，其中在成粒前向碳质材料中辊入二氧化钛。
本发明的第四方面是提供了一种活性炭，该活性炭包含活性炭颗粒和在活性炭颗粒表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒并具有的光度L值(Hunter)不大于50，并且它是用包括下列步骤的方法制造的：将煤粉磨，粒化粉磨后的煤，炭化和活化该颗粒，其中在成粒前向煤中加入二氧化钛。
本发明第五方面是提供了一种活性炭，该活性炭包含活性炭颗粒和在活性炭颗粒的表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒并具有的光度L值(Hunter)不大于50，并且它是用包括下列步骤的方法制造的：将碳质材料磨细，与粘结剂混合，粒化所得到的混合物，硬化和炭化颗粒并随后活化经炭化后的物质，其中在成粒前向碳质材料中加入二氧化钛。
图1是在实施例1中获得的活性炭的x-射线衍射图。
图2是实施例1中获得的活性炭所示的扫描电子显微照片(X80)。
图3是实施例1中获得的活性炭所示的扫描电子显微照片(X10,000)。
图4是在实施例1中获得的活性炭所示的扫描电子显微照片(X30,000)。
图5是在实施例1中获得的活性炭所示的扫描电子显微照片(X50,000)。
图6是在实施例1中获得的活性炭所示的透射电子显微照片(X25,000)。
图7是在实施例1中获得的活性炭所示的透射电子显微照片(X25,000)。
图8是在实施例1中获得的活性炭所示的透射电子显微照片(X150,000)。
图9是图8中所示的颗粒的EDX光谱图。
图10是在实施例3中获得的活性炭颗粒的扫描电子显微照片(X60)。
图11是在实施例3中获得的活性炭颗粒的扫描电子显微照片(X1,500)。
图12是在实施例3中获得的活性炭颗粒的扫描电子显微照片(X20,000)。
图13是在实施例3中获得的活性炭颗粒的扫描电子显微照片(X50,000)。
图14是在实施例3和比较例1中获得的活性炭的吸附率和水流过时间之间关系的穿透曲线。
本发明的特征在于能将二氧化钛细颗粒固定在活性炭颗粒表面上或里面，其中光度L值(Hunter)变得不大于50(在活性炭颗粒表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒的数量指数)，以便基本上不引起任何降低由活性炭本身吸附除去有害物质的能力，从而使活性炭具有光催化活性。
作为本发明的原料，能使用任何用于活性炭的常用碳质材料，但从工业角度出发，建议通过对活化的容易程度，质量等级、成本、质量和稳定的利用率以及其它因素作一定考虑来选择材料。生产条件和价格，以及产品的用途依赖于所用原料的种类而存在差异。用于本发明的原料是各种各样的，例如，植物基材料，如木材、锯末、椰子壳、和废纸；石化燃料基材料，如煤、石油重油，和热解煤以及石油沥青；从焦油沥青中拔丝而成的纤维；合成聚合物树脂，如酚醛树脂、呋喃树脂，聚氯乙烯树脂和聚偏二氯乙烯树脂；废塑料；废轮胎等等。将这些材料炭化，然后活化以制造活性炭颗粒。对于材料的活化，通常采用气体活化方法和化学活化方法。气体活化方法是指与化学活化方法相反的物理活化。根据气体活化方法，炭化后的材料在高温下与蒸汽，二氧化碳、氧或其它氧化气体催化反应，产生很细的多孔吸附炭。在该方法的工业实践中通常使用蒸汽。
在化学活化方法中，用活化化学品均匀地浸渍原料，然后在惰性气氛下加热以便通过消除和与化学品发生氧化反应形成较细的多孔吸附炭。用于化学活化的化学品的实例包括氯化锌、磷酸、磷酸钠、氯化钙、硫化钾、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钙等。在本发明中，制造活性炭的方法不受限制，可使用上述的那些方法。所获得的活性炭的种类视所用的原料和制造方法而变化。从任何原料中或采用任何方法所获得的活性炭都能用在本发明中。按照使用的目的而改变活性炭的形状。例如，能引用破碎形状、颗粒形状、球状、纤维状、毡状、织物状、板状等，并且任何形状的活性炭都能用在本发明中。
本发明中的活性炭颗粒表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒是n型半导体，并且在金红石型中其价带是3.0ev和在锐铁矿型中其价带是3.2ev。通常，由于200mev的价带差可以说锐铁矿型具有较高的光催化活性和较大的氧化能力，但用在本发明中的二氧化钛可以是金红石型又可以是锐铁矿型，其晶型不受限制。在活性炭颗粒表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒的平均粒径优选地不大于10μm，更优选地为10nm-1μm。至于二氧化钛的制造方法，尽可能地使用已知方法，如硫酸法或氯法直到所生产的二氧化钛具有期望的光催化活性。考虑到激发光，能使用任何类型的光，只要它含有波长不大于400nm的紫外线。日光也能用于本发明的目的，对紫外线灯没有限制。
本发明的活性炭的平均尺寸不小于1μm，优选地为10μm-3cm。
由于活性炭的吸附作用，在活性炭表面附近水或气体中的有害物质的浓度上升。因此，通过使用本发明，在其表面上或里面载有二氧化钛细颗粒的活性炭，明显地提高水或气体中的有害物质的吸附去除性。
在本发明中，这类二氧化钛细颗粒存在于活性炭颗粒表面上或里面。在此，“存在于活性炭颗粒表面上或里面”意指二氧化钛以物理或化学固定状态存在于活性炭颗粒表面上或里面。特别是，二氧化钛细颗粒被埋入活性炭颗粒中以致于只有二氧化钛细颗粒的一部分出现在活性炭颗粒的表面上的活性炭是优选的。
没有限定固定方法，例如，能通过使用表面势能或粘结剂，如树液、糖蜜、聚乙烯醇、特氟隆、粘土矿物、沥青、酚醛树脂等固定二氧化钛，必要时，进一步进行热处理。另外，可将二氧化钛混合在用于制造活性炭的原料中。溶胶/凝胶法和CVD法也能用于以上目的。
需要指出在用二氧化钛覆盖活性炭颗粒表面达到炭表面变白的程度的情况下，由于堵塞了活性炭颗粒的微孔使得比表面积降低。通常，活性炭的吸附能力基本上取决于比表面积，以致于如果由于二氧化钛过分覆盖活性炭颗粒表面，比表面积降低，那么，活性炭的吸附能力也相应降低。鉴于以上情况，允许在活性炭颗粒表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒的量是使得所制造的活性炭具有的光度L值(Hunter)不大于50，优选地不大于40。光度L值(Hunter)优选的下限是2。由于二氧化钛是一种白色颜料，活性炭的表观光度L值(Hunter)视在活性炭表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒的量而变化。如果光度L值(Hunter)在上述范围内，那么，活性炭的颜色明显是黑色的，其BET比表面积降低不会太大，例如，BET比表面积(按照除去TiO2重量的碳的重量计算)的减少百分率不大于30％，并且活性炭颗粒的微孔不会被二氧化碳塞满，从而几乎不削弱活性炭的吸附能力。如果允许二氧化钛以活性炭的光度L值(Hunter)超出以上范围的量存在，那么，活性炭的吸附能力将大大降低。
通过将活性炭装入一个圆形玻璃杯中并在0°照明度和45°检测的光学条件下用分光光度计差示比色计进行光度L值(Hunter)的测量。
在活性炭颗粒表面上或里面的二氧化钛细颗粒的量根据活性炭颗粒、二氧化钛颗粒的粒径，和二氧化钛的分布(无论它是仅存在于表面还是贯穿整个颗粒而均匀分布)而存在很大的差别，以致于优选地是二氧化钛的量不是用重量％表示而是用L值(Hunter)限定。二氧化钛的量通常不大于50％，优选地为0.1-30％(根据干燥后的固体来表示(重量％))。根据本发明在表面上载有二氧化钛颗粒的活性炭的BET比表面积(用氮测定)，不小于100m2/g
建议用以下方法制造本发明的活性炭。
(1)一种包括粉磨煤，粒化粉磨后的煤，炭化和活化颗粒的步骤的方法，其中在成粒前向煤中加入二氧化钛(第一方法)。
(2)一种包括磨细碳质材料，与粘结剂混合，粒化所得到的混合物，硬化和炭化颗粒，然后活化炭化后的物质步骤的方法，其中在成粒前向碳质原料中加入二氧化钛(第二方法)。
通过采用这些方法，二氧化钛能被迅速地固定在活性炭颗粒上，还使得具有光催化活性的二氧化钛保留在活性炭颗粒的表面上或里面。
在第一种方法中所用的煤不受限制，并能适当地选择具有所需颗粒特性的任何种类的煤，如烟煤、褐煤(brown coal)、无烟煤、褐煤(lignite)、矿山地面泥煤(grass peat)、泥煤等。必要时，为改善成粒性能，可混入焦油和/或沥青。在它们之中，具有粘结性的烟煤是优选的。
至于二氧化钛与煤的混合，可在粉磨煤之前或之后混入二氧化钛，混合方法不受限制。活性炭颗粒和二氧化钛的重量比取决于活化的程度而存在差异。与煤混合的二氧化钛的用量不影响煤的成粒性能，优选地不大于20％重量，更优选地不大于10％重量(以煤为基)。
将煤和二氧化钛的混合物粒化成实用的粒径。将该颗粒在约600-900℃下加热进行干燥蒸馏从而分解和炭化碳质有机物质，接着在蒸汽存在下加热，进行活化。适当选择活化温度直到高于炭化所使用温度，优选地为900°-1,100℃
在第二个方法中，作为碳质原料的合适材料，可使用椰子壳，焦炭，碳或煤。将碳质原料粉磨到优选地不大于100μm，更优选地为0.01-75μm的粒径。向粉磨后的碳质材料中加入粘结剂和二氧化钛，在加热的同时搅拌并随后用合适的造粒机，如成球机、压实机、或注压机进行粒化。
本发明所使用的粘结剂不受限制，但优选地是能在空气中，150-300℃下硬化并且在不大于900℃，优选地为500-900℃的温度下炭化。这样的粘结剂的典型实例是煤焦油，沥青、糖蜜，树液，淀粉，热固性树脂等。
本发明中所用的二氧化钛可为金红石型或锐铁矿型，并且其晶形不受限制。也没有限定二氧化钛的粒径，只要它不防碍粒化，但通常优选地不大于10μm，更优选为5nm-1μm。
与碳质原料的二氧化钛的用量不能损害碳质原料的粒化性能，优选地不大于40％重量，更优选地不大于30％重量(以粉磨后的碳质材料为基)。粘结剂的混合比率按粉磨后的碳质材料和二氧化钛的总重量为基优选地为约35-60％重量。
硬化经粒化的材料，不过它依赖于在150-300℃下，于空气中所用粘结剂的不熔温度，然后通过在约600-900℃下加热对之进行干燥蒸馏以便分解和炭化碳质有机物质。在蒸汽存在下加热所得到的产物，由此进行活化。可随意地选择用于活化的温度，只要它高于炭化所用温度，并且优选地是在900-1,100℃的范围内。
根据本发明的这些方法，二氧化钛能被稳定地固定在活性炭颗粒上并且也易于控制颗粒的形状。特别是，在第一和第二方法中，由于二氧化钛是在粒化前加入到煤或碳质材料中的，因此，通过活化所获得的颗粒形成了微孔而二氧化钛没有堵塞活性炭中的这些微孔，从而可获得极好的吸附去除性和分解去除性。
此外，对起始煤和碳质材料没有限制，并且能使具有光催化活性的二氧化钛容易地和稳固地固定在活性炭颗粒的表面上或里面。
本发明的活性炭能以相同的方式用作常规活性炭，并且其使用方法不受限制，无论是在流体床中还是在固定床中。对于所述活性炭的应用，能使用常规设备而无需扩大该设备的尺寸。此外，与单独用常规活性炭进行吸附去除的操作相比，通过在紫外线或日光作用下使用本发明的活性炭，活性炭对水或气体中的有害物质的可去除性明显增加，这是因为在本发明中二氧化钛的光催化反应成倍地增加了可去除性。特别值得注意的是本发明的活性炭能有效地用于处理含有机卤化物，臭气物或用常规活性炭几乎不能除去的其它物质的水或气体。本发明活性炭的另一个突出优点是：在其使用中，延长了更新活性炭的时间，这是因为在活性炭表面上的藻类物生长被阻止并且二氧化钛也分解了一部分在活性炭颗粒表面上的吸附物质。这使得设备维修和操作更加容易。
本发明活性炭的形状可按使用的目的进行适当地选择。例如，可提供破碎形、颗粒形、纤维形、毡形、织物形、板形等活性炭。
本发明的活性炭极大地促进了水，和气体中有害物质的去除，并产生巨大的工业效益。另外，本发明方法能高效和容易地制造这样的活性炭。
下面参照其实施例更详细地描述本发明，但是，这些实施例仅用于说明本发明而不能认为是对本发明范围的限制。
实施例1
将1kg烟煤粉磨到约1mm的尺寸，然后与33g二氧化钛(锐铁矿型，“MC-50”，由Ishihara·SangyoKaisha有限公司制造)混合并用振磨机进一步粉磨到不大于45μm的尺寸。将与二氧化钛混合的粉磨后的煤粒化，接着破碎到0.6-1.2mm的尺寸，然后在750℃下，5升/分的N2气流中进行炭化并在900℃的窑中进行活化2小时，以1升/分的流量向窑中通入含有50体积％蒸汽的氮气。按BET方法、采用氮吸附器(“SORPTMATIC系列1800”(由Carlo Erba Strumentazione制造))测量的所得产品的比表面积是1,050m2/g。X射线衍射图(图1)表明只有碳和二氧化钛(锐铁矿和金红石)存在，并且没有检测到副产物。通过将活性炭装在一直径30mm的玻璃圆杯中用分光光度差示比色计(由NipponDenshoku)有限公司制造)(0℃照明度和45°检测)测量光度L值(Hunter)。L值(Hunter)是15。用ICP发射分光镜分析测定的二氧化钛的固体浓度是8重量％。为了确定在活性炭颗粒上的二氧化钛的存在状态，对所获得的产品进行SEM观测(包括EDX)和TEM观测(包括EDX)。不同放大倍数(X80，X10000，X30000和X50000)的产品的扫描电子显微图示于图2-5中。通过SEM-EDX(SEM：Hitachi有限公司的S-4500；EDX：Kevex公司的Delta体系)从Ti的X-射线光谱中证实几百纳米的细颗粒是二氧化钛。很清楚地看到活性炭的微孔没有被二氧化钛细颗粒塞满。这说明二氧化钛仅存在于活性炭颗粒的表面，以致于二氧化钛细颗粒的存在没有降低活性炭的吸附能力。产品的透射电子显微图示于图6-8中并且EDX光谱(Hitachi H-9000NA和Kevex Delta体系)，示于图9中，表明对于具有数百纳米粒径的活性炭粒子来说，二氧化钛细颗粒以较快固定的状态存在。
将0.1g由此获得的活性炭放入装有130ml水和17ppm三氯甲烷的Erlenmeyer烧瓶中，在搅拌瓶中水的同时，用140W紫外线灯光照射进行三氯甲烷去除实验。2小时后，按Headspace方法测定三氯甲烷的浓度。它已降至7ppm。
当没有紫外线灯光照射进行相似的三氯甲烷去除实验时，2小时后用上述相同方法测量的三氯甲烷浓度是10.5ppm。
上面的结果证实当使用紫外线照射时所说的活性炭具有更好的去除效果。
实施例2
用振磨机将90g椰子壳炭粉磨到粒径不大于45μm，并与10g二氧化钛(锐铁矿型，“MC-50”由IshiharaSangyo Kaisha，有限公司制造)混合。向其中加入Ug作为粘结剂的沥青，接着在加热的条件下混合，并用成球盘(由Fuji Powdall有限公司制造)，将所得到的混合物粒化成1mm(直径)×3mm的圆柱状颗粒。为了硬化，在空气中，200℃下对所获得的颗粒进行不熔处理。然后将硬化后的产品在750℃，5升/分N2气流中炭化并在1,000℃的窑中活化2小时，窑中已通入了含有50体积％蒸汽的氮气。通过将活性炭装在一直径为30mm的玻璃圆杯中用分光光度差示比色计(由NipponDenshoku有限公司制造)(0°照明度和45°检测)测量作为在活性炭颗粒表面上的二氧化钛数量指数的光度L值(Hunter)。该L值(Hunter)是16。用BET方法、氮吸附器(SORPTMA TIC类1800，由Carlo ErbaStrumentazione制造)测量的产品比表面积是1,130m2/g。所获得的试样X-射线衍射图表明只有碳和二氧化钛(锐铁矿型和金红石型)存在，并且没有检测到副产物。由ICP发射分光镜分析确定的二氧化钛固体浓度是7重量％。
将0.2g由此获得的活性炭放入一个装有130ml水和25ppm三氯甲烷的石英容器中，在25℃的恒温摇动器中摇动该容器的同时在140W紫外线灯光照射下进行三氯甲烷去除实验。2小时后，按Headspace方法测定的三氯甲烷浓度，发现已降至4.3ppm。
当没有光照射进行相同的三氯甲烷去除实验时，按上述相同方法测定的2小时后的三氯甲烷浓度是7.5ppm。
以上结果说明当本发明的活性炭在紫外线照射下使用时，能保持它的光催化活性并呈现出优异的可去除性。
实施例3
将二氧化钛“MC-50”(锐铁矿型，平均粒径：24μm，由Ishihara Sangyo Kaisha有限公司制造)的含水料浆调节到pH为8并与活性炭颗粒“0085”(粒径：0.35-0.71mm，由Mitsubishi化学公司制造)混合，通过表面势差使二氧化钛固定在活性炭颗粒的表面上。图10-13是所获得的活性炭的扫描电子显微图。图10是活性炭颗粒的一般形貌。在图11中的白色小颗粒是二氧化钛细颗粒。图12和13是以粒径为数百纳米二氧化钛附聚物存在的所示的照片。通过SEM-EDX(SEM：Hitachi S-4100；EDX：Kevex Delta系统)，从Ti的X-射线光谱中证实数百纳米的这些白色附聚物是二氧化钛颗粒。从图13中很明显地看出活性炭颗粒的微孔没有被二氧化钛细颗粒堵塞。这说明二氧化钛细颗粒存在于活性炭颗粒的表面上而没有降低活性炭颗粒的吸附能力。通过将活性炭装入一直径为30mm的玻璃圆杯中，用分光光度差示比色计(由Nippon Denshoku有限公司制造)(0°照明度和45°检测)测量作为在活性炭颗粒表面上的二氧化钛数量指数的光度L值(Hunter)。该L值(Hunter)是19。用ICP发射分光镜分析确定的二氧化钛固体浓度是0.4重量％。
采用由此获得的活性炭，在140W紫外线灯光照射下以SV＝5进行水柱通过实验。在该实验中，将在5cm石英管中260nm吸光率为9(E260[5cm管]＝9的叶状提取物通过直径为5mm的石英柱，并计算腐殖物的可去除能力。在图14中，B表示所获得的穿透曲线(表明吸附率与水流过时间之间的关系)
对比例1
除了不使用二氧化钛外，用与实施例3中相同的步骤制造活性炭，并按实施例3中相同的方式测量所获得的活性炭的L值(Hunter)。L值(Hunter)是16。在图14中，A是所获得活性炭的穿透曲线。
上面很明显地看出在表面上有二氧化钛存在的活性炭比没有二氧化钛存在的活性炭具有更好的污染物可去除性。

Claims (10)

1.一种活性炭，它包含活性炭颗粒和在其表面上面或里面存在的二氧化钛细颗粒并且其具有的光度L值不大于50。
2.根据权利要求1的活性炭，其中二氧化钛细颗粒的平均粒径不大于10μm。
3.根据权利要求1的活性炭，它还具有的BET比表面积不小于100m2/g。
4.根据权利要求1的活性炭，其中活性炭的平均粒径是1μm-3cm。
5.一种制造在其表面上或里面载有二氧化钛并具有的光度L值不大于50的活性炭的方法，包括粉磨煤、粒化粉磨后的煤，炭化和活化颗粒的步骤，其中在粒化前向煤中加入二氧化钛。
6.根据权利要求5的方法，其中在粉磨后向煤中加入二氧化钛。
7.根据权利要求5的方法，其中在粉磨前向煤中加入二氧化钛。
8.一种制造在表面上或里面载有二氧化钛并且具有的光度L值不大于50的活性炭的方法，包括磨细碳质材料，与粘结剂混合，粒化所得到的混合物，硬化和炭化颗粒，然后活化经炭化的物质的步骤，其中在粒化前向碳质原料中加入二氧化钛。
9.一种活性炭，它包含活性炭颗粒和在其表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒并且其具有的光度L值不大于50，并且
它用权利要求5所限定的方法制造。
10.一种活性炭，它包含活性炭颗粒和在其表面上或里面存在的二氧化钛细颗粒并且其具的光度L值不大于50，并且
它用权利要求8所限定的方法制造。
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