CN108704671A - 一种高效除甲醛活性炭的制备工艺 - Google Patents

一种高效除甲醛活性炭的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，包括如下步骤：将碱式碳酸铜、硝酸铈、氯化锌、硝酸铁、硝酸锰、竹炭粉、焦油、木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成型，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；将纳米二氧化钛、硝酸银、六偏磷酸钠与去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，冷却后浸渍于二乙烯三胺水溶液中3‑8h，烘干，得到高效除甲醛活性炭。本发明制备的高效除甲醛活性炭在24小时内的甲醛清除率达到99％以上。

Description

一种高效除甲醛活性炭的制备工艺
技术领域
本发明涉及活性炭技术领域，尤其涉及一种高效除甲醛活性炭的制备工艺。
背景技术
甲醛是室内装修装修产生的主要空气污染物之一，其来源多样，主要包括各种粘合胶、各种人工合成板材、墙纸、涂料、泡沫材料、化纤产品等。甲醛对于人体健康有着巨大的影响，室内环境中的甲醛会缓慢释放，部分质量较差的建材释放甲醛类污染物的周期长达两年，长期接触甲醛，可以引起慢性呼吸***疾病，头疼、记忆力下降等多种症状。
甲醛的处理方法有光催化氧化法、低温等离子法、吸附法等等。吸附法以其较低的成本和较高的甲醛去除率等优点，受到越来越多研究者的关注。常规的甲醛吸附在吸附气态污染物之后容易饱和，不能再次进行吸收，反而会因为吸收过量而造成气体污染物脱附的现象发生，使室内空气二次污染。因此单纯地利用活性炭的物理吸附处理已经不能满足清除甲醛的要求。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，本发明制备的高效除甲醛活性炭在24小时内的甲醛清除率达到99％以上。
本发明提出了一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将0.1-5份碱式碳酸铜、0.1-5份硝酸铈、0.1-5份氯化锌、0.1-5份硝酸铁、0.1-5份硝酸锰、70-90份竹炭粉、60-80份焦油、5-15份木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成直径为2.0-5.0mm的柱状，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；
S2、将30-70份纳米二氧化钛、0.2-2份硝酸银、5-10份六偏磷酸钠与350-800份去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；
S3、将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，然后浸渍于二乙烯三胺水溶液中3-8h，烘干，得到高效除甲醛活性炭。
优选地，S1中，烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-80min。
优选地，S1中，焙烧温度为420-520℃，焙烧时间为1-4h。
优选地，S2中，保温温度为70-90℃，保温时间为18-36h。
优选地，S2中，炭化温度为520-580℃，炭化时间为0.5-2h。
优选地，S2中，活化温度为650-830℃，活化时间为2-6h。
优选地，S3中，所述二乙烯三胺水溶液的浓度为3-15wt％。
优选地，S3中，烘干温度为125-145℃，烘干时间为3-8h。
本发明将碱式碳酸铜、硝酸铈、氯化锌、硝酸铁、硝酸锰、竹炭粉、焦油、木质磺酸钠混合后挤压成型，然后直接焙烧，碱式碳酸铜、硝酸铈、氯化锌、硝酸铁、硝酸锰等直接在活性炭内部发生氧化，使活性炭材料成型的过程中就在活性炭内部孔洞表面附着有大量的催化活性成分，构成活性炭催化甲醛的基础位，而生成的铜、铈、锌、铁、锰等的氧化物既可以通过与空气中的甲醛发生反应来去除甲醛，又可以对甲醛气体进行催化降解使甲醛分解为CO2和H2O，从而实现对甲醛的化学法清除；本发明还通过浸渍的方法将纳米二氧化钛和银掺入活性炭，纳米二氧化钛对甲醛具有很强的催化降解能力，而金属银的表面会发生等离子共振效应能增加对光的吸收能力，纳米二氧化钛和银同时负载于活性炭表面可以有效的抑制电子空穴对的复合，延长电子空穴的寿命，增加纳米二氧化钛对光的利用率，有效的提高其光催化效率，实现对甲醛的快速降解，可以很好地解决单独使用活性炭吸附时甲醛脱附引起的室内空气二次污染问题；最后本发明还通过使用二乙烯三胺水溶液来浸渍活性炭，使得活性炭表面形成大量的胺基官能团，胺基官能团能与甲醛气体迅速反应，进一步提升对甲醛的化学吸附性能。检测本发明制备的高效除甲醛活性炭对甲醛的吸附性能，结果显示本发明制备的高效除甲醛活性炭在24小时内的甲醛清除率达到99％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将0.1份碱式碳酸铜、5份硝酸铈、0.1份氯化锌、5份硝酸铁、0.1份硝酸锰、90份竹炭粉、60份焦油、15份木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成直径为2.0mm的柱状，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；
S2、将30份纳米二氧化钛、2份硝酸银、5份六偏磷酸钠与800份去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；
S3、将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，然后浸渍于二乙烯三胺水溶液中3h，烘干，得到高效除甲醛活性炭。
实施例2
一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将0.1份碱式碳酸铜、5份硝酸铈、0.1份氯化锌、5份硝酸铁、0.1份硝酸锰、90份竹炭粉、60份焦油、15份木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成直径为2.0mm的柱状，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；所述烘干温度为120℃，烘干时间为20min；所述焙烧温度为520℃，焙烧时间为1h；
S2、将30份纳米二氧化钛、2份硝酸银、5份六偏磷酸钠与800份去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；所述保温温度为70℃，保温时间为36h；所述炭化温度为520℃，炭化时间为2h；所述活化温度为650℃，活化时间为6h；
S3、将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，然后浸渍于二乙烯三胺水溶液中3h，烘干，得到高效除甲醛活性炭；所述二乙烯三胺水溶液的浓度为15wt％；所述烘干温度为125℃，烘干时间为8h。
实施例3
一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将5份碱式碳酸铜、0.1份硝酸铈、5份氯化锌、0.1份硝酸铁、5份硝酸锰、70份竹炭粉、80份焦油、5份木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成直径为5.0mm的柱状，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；所述烘干温度为100℃，烘干时间为80min；所述焙烧温度为420℃，焙烧时间为4h；
S2、将70份纳米二氧化钛、0.2份硝酸银、10份六偏磷酸钠与350份去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；所述保温温度为90℃，保温时间为18h；所述炭化温度为580℃，炭化时间为0.5h；所述活化温度为830℃，活化时间为2h；
S3、将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，然后浸渍于二乙烯三胺水溶液中8h，烘干，得到高效除甲醛活性炭；所述二乙烯三胺水溶液的浓度为3wt％；所述烘干温度为145℃，烘干时间为3h。
实施例4
一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按重量份将2份碱式碳酸铜、1份硝酸铈、3份氯化锌、2份硝酸铁、4份硝酸锰、80份竹炭粉、67份焦油、8份木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成直径为4mm的柱状，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；所述烘干温度为112℃，烘干时间为45min；所述焙烧温度为485℃，焙烧时间为3h；
S2、将55份纳米二氧化钛、1份硝酸银、7份六偏磷酸钠与550份去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；所述保温温度为78℃，保温时间为24h；所述炭化温度为550℃，炭化时间为1h；所述活化温度为750℃，活化时间为4h；
S3、将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，然后浸渍于二乙烯三胺水溶液中5h，烘干，得到高效除甲醛活性炭；所述二乙烯三胺水溶液的浓度为9wt％；所述烘干温度为135℃，烘干时间为6h。
性能检测
检测实施例1-4制备的高效除甲醛活性炭，具体操作如下：(1)首先按照QBT2761-2006要求配制甲醛污染物。(2)将未经处理的基纸置于空白试验舱A中，然后分别称取实施例1-4制备所得的空气净化剂100克平铺于1平方米的基纸上，放在样品试验舱B内。(3)将装有配好污染物的容器分别放在空白试验舱A、样品试验舱B中，立即关闭舱门，然后开启两试验舱的电风扇，搅拌1分钟，使舱内空气与污染物混合均匀后，同时关闭风扇。对空白舱内的空气进行采样，测得的空白试验舱A内空气污染物浓度值即为初始浓度。(4)24小时后分别对两舱内空气进行采样，分析测试两舱内空气污染物浓度。(5)污染物甲醛的检测方法按《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法——分光光度法》GBT16129-1995中规定的方法检测。结果显示，实施例1-4制备的高效除甲醛活性炭在24小时内甲醛降解率均达到99％以上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效除甲醛活性炭的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按重量份将0.1-5份碱式碳酸铜、0.1-5份硝酸铈、0.1-5份氯化锌、0.1-5份硝酸铁、0.1-5份硝酸锰、70-90份竹炭粉、60-80份焦油、5-15份木质磺酸钠混合均匀，转入挤出机挤压成型，烘干，在氮气保护下焙烧，冷却、破碎后得到颗粒a；
S2、将30-70份纳米二氧化钛、0.2-2份硝酸银、5-10份六偏磷酸钠与350-800份去离子水混合均匀，然后加入颗粒a，保温，过滤，干燥，炭化，得到颗粒b；
S3、将颗粒b用过水蒸汽作活化剂，活化，然后浸渍于二乙烯三胺水溶液中3-8h，烘干，得到高效除甲醛活性炭。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，S1中，烘干温度为100-120℃，烘干时间为20-80min。
3.根据权利要求1或2所述的制备工艺，其特征在于，S1中，焙烧温度为420-520℃，焙烧时间为1-4h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备工艺，其特征在于，S2中，保温温度为70-90℃，保温时间为18-36h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备工艺，其特征在于，S2中，炭化温度为520-580℃，炭化时间为0.5-2h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备工艺，其特征在于，S2中，活化温度为650-830℃，活化时间为2-6h。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备工艺，其特征在于，S3中，所述二乙烯三胺水溶液的浓度为3-15wt％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备工艺，其特征在于，S3中，烘干温度为125-145℃，烘干时间为3-8h。
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