CN100525884C - 一种用于去除空气中有机挥发物的复合净化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于去除空气中有机挥发物的复合净化剂的制备方法，属于冶金化工制备技术领域。适用于净化现代家装中的有机挥发物等多种有害气体。本复合净化剂以含锌量为5～10%的废活性炭为原料，通过分解、掺杂、活化、改性处理，使废活性炭活化再生，同时改变废活性炭中锌的化合状态，使活性炭表面形成多种对有机挥发物有吸附和降解作用的官能团，能适应室内空气污染物存在的长期性、释放周期长等特点，对弱极性或非极性的有机挥发物等有害气体去除率达到95～100%。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种用于去除空气中有机挥发物的复合净化剂的制备方法，属于冶金化工制备技术领域。
二、背景技术
在醋酸乙烯合成工业中，产生大量负载有醋酸锌活性炭的废触媒，而这些失活的活性炭以废渣被废弃。本发明涉及的复合净化剂就是采用这些废弃的含锌活性炭经过再处理后制成，其主要由活性炭和氧化锌微晶构成。
新居装修装饰和日常中忽视了高分子材料降解、油漆、涂料、建材等缓慢释放的有机挥发物(VOCs)等有害气体，根据专业检测机构统计的数据，对新装修的房屋有机挥发物超标率达到80％以上，长期处在这样的环境中，影响人们的健康，甚至会诱发各种恶性肿瘤。因此室内环境空气的质量越来越受到人们的关注，室内环境空气净化处理已受到环境工作者的重视。
活性炭吸附法和二氧化钛光催化法是室内空气净化中常采用的方法，但目前都是采用普通活性炭来吸附去除，或是单一的光催化剂来催化降解。室内有机挥发物等有害物具有以低浓度以及长期存在和缓释的的特征，采用普通活性炭作为吸附剂时，因其表面缺少对有机挥发物有吸附和降解作用的官能团，在室内空气净化中容易达到饱和，因此采用普通活性炭吸附室内低浓度的有机挥发物的效果差；采用单一的光催化剂，容易造成粉体的团聚，导致失去光催化的功效，达不到去除目的，加之在使用光催化剂时有一定的条件限制，需要在相应光波长范围内照射时，才能起到去除作用，从而降低了光催化剂在室内空气净化中的使用功效。
因此，只采用普通活性炭或单一光催化剂的方法都不能从根本上消除室内空气中有机挥发物等有害气体，存在着净化不彻底、成本较高、持续周期短、可循环性差等问题，限制了其推广和应用。
本发明的复合净化剂是一种用于室内空气中VOCs等有害气体吸附和催化的复合气体净化剂，因在活性炭中负载纳米氧化锌，对活性炭进行了改性，使其表面有多种对VOCs有吸附和降解作用的官能团，不仅超越了普通活性炭的功效，而且也具备了光催化的功效，克服了目前使用普通活性炭和单一使用光催化剂的不足，是一种使用方便、净化效果好，且无副作用的室内空气复合净化剂。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种用于去除空气中有机挥发物的复合净化剂的制备方法，以含锌量为5～10％的废活性炭为原料，通过分解、掺杂、活化、改性处理，使废活性炭活化再生，同时改变废活性炭中锌的化合状态，使活性炭表面形成多种对VOCs有吸附和降解作用的官能团，以去除或降解空气中有机挥发物，去除率达到95～100％。
发明按以下技术方案实施：
1、原料制备：以含锌重量百分比为5～10％的废活性炭为原料，例如生产醋酸乙烯时废弃的载醋酸锌活性炭废触媒，将其破碎为粒度0.7～0.05mm。
2、焙烧分解：原料放入焙烧炉中，在80～250℃温度段时，控制升温速率为50～100℃/min，在250℃时保温80～120min，保持炉膛内为负压，其目的在于使吸附在废活性炭内部的醋酸锌的分解，产生的醋酸迅速从活性炭的孔中解析出来，打开活性炭的孔道，使活性炭产生部分孔隙；
3、掺杂活化：升温至250～950℃温度段时，控制升温速率为40～80℃/min，在该过程中通入氮气为保护气，氮气流量为5～20ml/min，其目的在于使醋酸锌分解时留在活性炭孔中的部分氧化锌挥发出来，起到对活性炭的刻蚀作用，产生更多的孔道，使活性炭得到活化，留在活性炭孔隙中的纳米氧化锌起到掺杂的作用，改善活性炭的吸附性能，同时具备了光催化的功效，
4、表面改性：在950℃时改通水蒸汽，保证水蒸气流量为0.8～1.5g/min，水蒸汽通入的时间为360～420min，其目的在于使活性炭进一步活化，产生发达的孔隙结构，同时使活性炭的表面改性，生成酚羟基、羧基、内酯基、醌基、羧酐、内酯基型羰基、醚基、吡喃酮或类吡喃酮等结构的表面官能团；
5、表面改性结束后，在氮气气氛中以100～130℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到产品复合净化剂。经过包装后可直接在环境净化工程中使用。
本产品特征如下：氧化锌含量高，活性炭表面具有酚羟基、羧基、内酯基、醌基、羧酐、内酯基型羰基、醚基、吡喃酮或类吡喃酮等结构的表面官能团，活性炭的比表面积为900～1000m2/g，碘吸附值为800～1100mg/g。
与公知技术相比具有的优点及积极效果：
(1)本发明是以废弃的活性炭为原料，制成气体吸附剂时省去了活性炭负载化合物的复杂工艺，资源得以再次利用，促进了醋酸乙烯工业的生产。
(2)本产品将活性炭的吸附性能和氧化锌催化性能结合在一起，通过改性和掺杂使活性炭表面形成有多种对有机挥发物有吸附和降解作用的官能团(酚羟基、羧基、内酯基、醌基、羧酐、内酯基型羰基、醚基、吡喃酮或类吡喃酮等结构)，可以对弱极性或非极性的有机挥发物等有害气体有很高的去除效率。
(3)本复合净化剂能适应室内空气污染物存在的长期性、释放周期长等特点，进行适时的吸附，为使用者提供一种使用方便、价格便宜、净化效果好、不会带来二次污染的室内空气复合净化剂。
四、具体实施方式
实施例1
将生产醋酸乙烯时载醋酸锌活性炭废触媒破碎为粒度0.7～0.05mm后入焙烧炉中，在80～250℃温度段时，升温速率为80℃/min，并在250℃时保温100min，在该过程中保持炉膛内为负压；在250～950℃温度段时，升温速率为50℃/min，在该过程中通入氮气为保护气，保护气流量为15ml/min；在950℃时通入水蒸汽，保证水蒸气流量为1.2g/min，水蒸汽通入的时间为400min；过程结束时，在氮气中以120℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。
在新装修的某幼儿园的教室中，使用面积为120m2，在经过12h的门窗紧闭后，通过有关部门检测，教室内的总有机挥发物(TVOC)检测值为3.8～12.0mg/m3，在室内多处静置本复合净化剂1000g，经过三天的使用后，在相同条件下复检该教室内的TVOC浓度为0mg/m3，去除率达到100％，已经到达国标要求。
实施例2
复合净化剂制备：以含锌量为8％的废活性炭为原料放入焙烧炉中，在80～250℃温度段时，升温速率为80℃/min，并在250℃时保温100min，在该过程中保持炉膛内为负压；在250～950℃温度段时，升温速率为50℃/min，在该过程中通入氮气为保护气，保护气流量为15ml/min，在950℃时通入水蒸汽，保证水蒸气流量为1.2g/min，水蒸汽通入的时间为380min；过程结束时，在氮气中以100℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。
某厂生产的未使用的衣柜，体积为3m3，通过有关部门检测，总有机挥发物(TVOC)的浓度为8.84mg/m3，在衣柜内多处静置本复合净化剂300g，经过一周的使用后，复检该室内的TVOC浓度为0mg/m3，去除率达到100％，已经到达国标要求。
Claims (2)
1、一种用于去除空气中有机挥发物的复合净化剂的制备方法，其特征在于：发明按以下步骤实施，
(1、)原料制备：以含锌重量百分比为5～10％的废活性炭为原料，将其破碎为粒度0.7～0.05mm；
(2、)焙烧分解：原料放入焙烧炉中，升温在80～250℃温度段时，控制升温速率为50～100℃/min，在250℃时保温80～120min，保持炉膛内为负压；
(3、)掺杂活化：升温至250～950℃温度段时，控制升温速率为40～80℃/min，在该过程中通入氮气为保护气，氮气流量为5～20ml/min；
(4、)表面改性：在950℃时改通水蒸汽，水蒸气流量为0.8～1.5g/min，水蒸汽通入的时间为360～420min；
(5、)表面改性结束后，在氮气气氛中以100～130℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到产品复合净化剂。
2、根据权利要求1所述的用于去除空气中有机挥发物的复合净化剂的制备方法，其特征在于：所述的原料为生产醋酸乙烯时载有醋酸锌的活性炭废触媒。
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