CN1628901A - 活性炭基定向吸附复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种活性炭基定向吸附复合材料及其制备方法，其基本组成为按体积比计活性炭∶硅胶微粉＝85－95∶15－5。其制备方法为分选出一定粒径及分子孔径的活性炭和硅胶微粉，按活性炭∶硅胶微粉＝85－95∶15－5的体积比混合得炭硅混合粉末；经烧结球化得炭硅复合球粒；将高分子粘胶剂及蒸馏水按高分子粘胶剂∶水＝5∶95的体积比混合得粘胶溶剂；按粘胶溶剂∶碳硅复合球粒＝30－40∶70－60的体积比，将两者混合，再压制成形得成形品；经电极法活化得成品。本发明提供了一种吸附力强、无二次污染、结构力大为上升、外观细腻、韧性、强度好、耐撞击力高、易活化的活性炭基定向吸附复合材料及制备方法，本制备方法工艺简明，无污染物排放，成本低，产品可循环利用，适合于规模化生产。
Description
技术领域：
本发明涉及一种活性炭基吸附材料及其制备方法，特别适用于空间空气净化及环保型家装建筑材料等领域用吸附材料及其制备方法。
背景技术：
活性炭的用途很多。广泛应用于几乎所有的国民经济部门和人们的日常生活。粉末炭可用于液相脱色，脱臭精制，上下水净化。粒状炭应用于气相吸附，溶剂回收，空气净化，香烟滤嘴，此外还可用于氯乙烯、醋酸乙烯合成催化剂，贵金属催化剂的载体等。目前广泛使用的活性炭主要为粉状与粒状活性炭，由于其本身的粒度原因，在应用中容易造成粉尘污染和吸附性弱化速度快、使用寿命短等弱点。这些不足大大限制了其向民用领域的应用发展。市面上目前也有一些成形活性炭块，因其采用大比例有机胶混合，其吸附值已大打折扣，一般为80-150mg/g的碘吸附量，并且因有机胶含有甲醛等有害物质，往往对环境造成二次污染。并且其结构力差，易脆，分层，炭粉容易脱落，成形能力有限，对模具依赖性高，难以适应工业化规模生产。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种成形后吸附力强、不存在二次污染、结构力大为上升、外观细腻、韧性、强度好、耐撞击能力高、易活化的活性炭基定向吸附复合材料及其制备方法，本制备方法工艺简明，生产制备中无污染物排放，成本低，产品可循环利用，适合于规模化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种活性炭基定向吸附复合材料，其特征在于它的基本组成为按体积比计
活性炭∶硅胶微粉＝85-95∶15-5。
一种活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于工艺步骤为
(1)分选出粒径为150-300目、分子孔径在0.4um-1.5um、典型碘吸附值在900mg/g以上的活性炭，作为活性炭组分；
(2)分选出粒径为150-300目、分子孔径在0.4um-1.5um的硅胶微粉，作为硅胶微粉组分；
(3)按活性炭∶硅胶微粉＝85-95∶15-5的体积比混合，制成活性炭、硅微粉混合的炭硅混合粉末；
(4)将炭硅混合粉末经烧结球化获得炭硅复合球粒；
(5)将高分子粘胶剂及蒸馏水按高分子粘胶剂∶水＝5∶95(体积比)混合得粘胶溶剂；
(6)按粘胶溶剂∶碳硅复合球粒＝30-40∶70-60的体积比，将粘胶溶剂与炭硅复合球粒混合，再压制成形或挤压成形，得成型品；
(7)经电极法活化，得成品。
作为本发明的进一步改进，所述活性炭与硅胶微粉采用风筛选法分选。
所述活性炭与硅胶微粉混合的炭硅混合粉末，混料2-3小时至均匀，烧结，其烧结温度在150-200℃，时间为3-5小时，得炭硅复合球粒，所述炭硅复合球粒为直径约0.2-0.5cm的球形。
所述的压制成形或挤压成形压力为50-100MPa冷压制成型。
所述的电极法活化，利用成型炭硅复合材料本身的导电性及一定的阻值发热，加载电压为15-110V，控制温度在60-120℃，恒温控制2小时，便得成品。
上述活性炭基可为煤质活性炭粉或木质活性炭粉或其它活性炭粉。
与现有技术相比，本发明的采用分选、首次混料、烧结球化、二次混料、成形、电极法活化的制备方法制备活性炭基定向吸附复合材料，其有益效果在于：
1、采用小比例高分子粘胶剂的配比，其一解决了成型后吸附力下降的难题，成形后吸附力大于400mg/g碘吸附量，其二是不存在二次污染；
2、采用活性炭与一定的硅胶微粉的混合并经烧结球化，使其成形的结构力大为上升，解决了成形后易脆、分层、脱粉等问题，成形后的成品外观细腻，韧性、强度好，耐撞击能力很高，大大拓展了活性炭的应用，如用于空间空气净化及环保型家装建筑材料等领域；
3、采用电极法活化，解决了成形活性炭难以活化的问题，成形活性炭活化往往内外平衡，表里不一，一般是表层活化，因电极法活化利用成型活性炭本身的电阻值发热，所以不存在活化不一的问题，经活化后的碘吸附值在600mg/g以上，基本能达到粉末活性炭碘吸附值的水平；
4、采用风筛分选技术，对粒度及其分子孔径进行分类，充分发挥了活性炭具有对非极性物质有选择性吸附的特性，使其可以根据环境物质的特点定向采用不同孔径的活性炭基定向吸附复合材料，以最大限度的发挥净化吸附作用。
本发明的制备方法工艺简明，生产制备中无污染物排放，成本低，产品可循环利用，适合于规模化生产。通过炭硅复合、小比例高分子胶粘剂的使用、风筛分选及电极法活化等技术，提供了一种应用广泛的基础产品-活性炭基定向吸附复合材料。
具体实施方式：
本发明的主要工艺流程为分选、首次混料、烧结球化、二次混料、成形、电极法活化。
实施例1：
制备按体积比计活性炭∶硅胶微粉＝90∶10的活性炭基定向吸附复合材料。
1)将活性炭及硅胶微粉分别放入风筛进行分选，利用微粒本身不同分子孔隙存在不同密度的特征，调节风筛阀至与所需选粒度与分子孔径值；其值为150-300目，分子孔径在0.4-1.5um之间缩粉。
2)按活性炭∶硅胶微粉＝90∶10的体积比比例配制，将两种组份粉末放入三唯运动混料机，混料2小时至均匀，入炉烧结球化4小时，温度180℃，得直径约0.2-0.5cm的球形炭硅复合球粒。
3)将高分子粘胶剂(编号：8901胶)及蒸馏水按粘胶剂∶水＝5∶95放入三唯运动混料机，搅拌20分钟，得粘胶溶剂，按粘胶溶剂∶碳硅复合球粒为40∶60的比例，放入烧结球化炭硅复合球粒，搅拌均匀。
4)压力为60MPa压制成型，搁置20-24小时至固化，得成形品，其成型特点不受大小与形态的限制，成形后其碘吸附值大于400mg/g，外观光洁细腻，耐磨耐撞，呈弱微弹性。
5)置入电极活化器进行电极法活化，利用成型炭硅复合材料本身的导电性及一定的阻值发热，调节电压为60V，至温度100℃时，恒温2小时，切断电源，搁置5-10小时，得本发明的成品。
其中活性炭基可为煤质活性炭粉或木质活性炭粉或其它类活性炭粉。
实施例2：
制备按体积比计活性炭∶硅胶微粉＝85∶15的活性炭基定向吸附复合材料。
1)将活性炭及硅胶微粉分别放入风筛进行分选，利用微粒本身不同分子孔隙存在不同密度的特征，调节风筛阀至与所需选粒度与分子孔径值；其值为150-300目，分子孔径在0.4-1.5um之间的缩粉。
2)按活性炭∶硅胶微粉＝85∶15的体积比比例配制，将两种组份粉末放入三唯运动混料机，混料2小时至均匀，入炉烧结球化4小时，温度180℃，得直径约0.2-0.5cm的球形炭硅复合球粒。
3)将高分子粘胶剂(编号：8901胶)及蒸馏水按粘胶剂∶水＝5∶95放入三唯运动混料机，搅拌20分钟，得粘胶溶剂，按粘胶溶剂∶碳硅复合球粒为30∶70的比例，放入烧结球化炭硅复合球粒，搅拌均匀。
4)压力为60MPa压制成型，搁置20-24小时至固化，得成形品，其成型特点不受大小与形态的限制，成形后其碘吸附值大于400mg/g，外观光洁细腻，耐磨耐撞，呈弱微弹性。
5)置入电极活化器进行电极法活化，利用成型炭硅复合材料本身的导电性及一定的阻值发热，调节电压为60V，至温度100℃时，恒温2小时，切断电源，搁置5-10小时，得本发明的成品。
其中活性炭基可为煤质活性炭粉或木质活性炭粉或其它类活性炭粉。
实施例3：
制备按体积比计活性炭∶硅胶微粉＝95∶5的活性炭基定向吸附复合材料。
1)将活性炭及硅胶微粉分别放入风筛进行分选，利用微粒本身不同分子孔隙存在不同密度的特征，调节风筛阀至与所需选粒度与分子孔径值；其值为150-300目，分子孔径在0.4-1.5um之间的缩粉。
2)按活性炭∶硅胶微粉＝95∶5的体积比比例配制，将两种组份粉末放入三唯运动混料机，混料2小时至均匀，入炉烧结球化4小时，温度180℃，得直径约0.2-0.5cm的球形炭硅复合球粒。
3)将高分子粘胶剂(编号：8901胶)及蒸馏水按粘胶剂∶水＝5∶95放入三唯运动混料机，搅拌20分钟，得粘胶溶剂，按粘胶溶剂∶碳硅复合球粒为35∶65的比例，放入烧结球化炭硅复合球粒，搅拌均匀。
4)压力为60MPa压制成型，搁置20-24小时至固化，得成形品，其成型特点不受大小与形态的限制，成形后其碘吸附值大于400mg/g，外观光洁细腻，耐磨耐撞，呈弱微弹性。
5)置入电极活化器进行电极法活化，利用成型炭硅复合材料本身的导电性及一定的阻值发热，调节电压为60V，至温度100℃时，恒温2小时，切断电源，搁置5-10小时，得本发明的成品。
其中活性炭基可为煤质活性炭粉或木质活性炭粉或其它类活性炭粉。
Claims (8)
1、一种活性炭基定向吸附复合材料，其特征在于它的基本组成为按体积比计活性炭∶硅胶微粉＝85-95∶15-5。
2、根据权利要求1所述的活性炭基定向吸附复合材料，其特征在于：所述活性炭基为煤质活性炭粉或木质活性炭粉。
3、一种如权利要求1所述的活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于工艺步骤为：
(1)分选出粒径为150-300目、分子孔径在0.4um-1.5um、典型碘吸附值在900mg/g以上的活性炭，作为活性炭组分；
(2)分选出粒径为150-300目、分子孔径在0.4um-1.5um的硅胶微粉，作为硅胶微粉组分；
(3)按活性炭∶硅胶微粉＝85-95∶15-5的体积比混合，制成活性炭、硅微粉混合的炭硅混合粉末；
(4)将炭硅混合粉末经烧结球化获得炭硅复合球粒；
(5)将高分子粘胶剂及蒸馏水按高分子粘胶剂∶水＝5∶95的体积比混合得粘胶溶剂；
(6)按粘胶溶剂∶碳硅复合球粒＝30-40∶70-60的体积比，将粘胶溶剂与炭硅复合球粒混合，再压制成形或挤压成形，得成型品；
(7)经电极法活化，得成品。
4、根据权利要求3所述的活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于所述活性炭与硅胶微粉采用风筛选法分选。
5、根据权利要求3或4所述的活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于：所述活性炭与硅胶微粉混合的炭硅混合粉末，混料2-3小时至均匀，烧结，其烧结温度在150-200℃，时间为3-5小时，得炭硅复合球粒，所述炭硅复合球粒为直径约0.2-0.5cm的球形。
6、根据权利要求3或4所述的活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于：所述的压制成形或挤压成形压力为50-100MPa冷压制成型。
7、根据权利要求3或4所述的活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于：所述的电极法活化，加载电压为15-110V，控制温度在60-120℃，保持恒温控制2小时，便得成品。
8、根据权利要求3或4所述的活性炭基定向吸附复合材料的制备方法，其特征在于：所述活性炭基为煤质活性炭粉或木质活性炭粉。
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