【
技术领域：
】本发明涉及活性碳
技术领域：
，具体为一种能吸附多种voc气体的高效改性活性炭及其制备方法。
背景技术：
：随着工业化程度不断深入，人类赖以生存的空气受污染也变得多种多样，尤其像甲醛、乙酸、甲苯、氨、乙醛等常用的voc气体污染日趋严重，各种疾病也随之产生，人类消除这些有害物的呼声越来越高，去除这些有害物最理想、最有效、最环保的方法就是使用空气净化活性炭。活性炭是一种孔隙发达，化学性质稳定的物质，有一定的吸附作用，但其一般只能吸附与炭孔径相匹配的物质，只能对某种或某类特定气体吸附有效果，且吸附量很有限，不能同时满足吸附多种不同理化性质的voc气体。技术实现要素：本发明的目的在于解决现有活性炭吸附量有限的技术问题，提供开一种能吸附多种voc气体且吸附量大大提升的高效改性活性炭。本发明的另一个目的是提供一种能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法。本发明提供技术方案如下：一种能吸附多种voc气体的高效改性活性炭，包括重量百分比计：30-70％的改性木质炭和30-70％的改性煤质炭；所述改性木质炭的原料重量配比为：木质粉炭95-105份、聚乙烯醇15-22份、表面活性剂0.5-5份、交联剂0.5-5份、改性剂2-20份和水95-105份；所述改性煤质炭的原料重量配比为：煤质柱状炭95-105份、表面活性剂0.5-5份、改性剂2-20份、调节剂0.5-5份和水95-105份。本申请的高效改性活性炭包括30-70％的改性木质炭和30-70％的改性煤质炭，改性木质炭以木质粉炭作为原炭、聚乙烯醇、表面活性剂、交联剂、改性剂和水配制成为胶黏剂，改性煤质炭以煤质柱状炭为原炭，以表面活性剂、改性剂、调节剂和水作为催化剂。改性木质炭的胶黏剂由聚乙烯醇、表面活性剂、交联剂、改性剂和水配制而成，胶黏剂配制过程中，聚乙烯醇作为粘合剂与交联剂混合时发生交联反应，由原来的线状结构交叉连接起来变成具有空间网状结构，形成的高聚交联物分子量较大很难进入活性炭的孔隙内部，因此不容易阻塞孔隙，改性剂的加入改变了活性炭的孔径大小分布，使得微孔孔径分布增多，有利于吸附不同目标孔径的气体，表面活性剂的加入提高了高聚交联物的分散程度，使得制备的改性木质炭具有更发达孔隙结构以及更大的比表面积，成型后的改性木质炭更适合吸附有机气体孔结构的活性炭，将胶黏剂与木质粉炭经配胶、混合、挤压成型、破碎、过筛制备成型后的改性木质炭，不仅扩大了微孔分布，而且被堵塞的孔隙结构较少，具有更发达的孔隙结构和更好的粘结强度，发达的微孔结构对多种voc气体吸附性能更强。改性煤质炭中加入的改性剂对煤质炭进行改性，改变了煤质炭的孔径大小分布和孔容积，使得在吸附不同目标孔径分布增多，为吸附提供更多驻留场所，能与有害气体反应，且改性剂增加了炭表面羧基含量，提高了煤质炭的机械强度，同时清除活性炭表面灰等杂质，降低灰分含量，表面活性剂起催化改性作用，调节剂用于缓冲调节，本申请的高效改性活性炭包括改性木质炭和改性煤质炭，可以对各种化学、物理性质不同的有害物质进行同时吸附，吸附有害物质种类更多，吸附量更大，且本申请改性活性炭具有很好的耐酸碱性，使用时不掉灰，更能全面改善空气质量。优选的，所述木质粉炭为采用磷酸法生产的目数≥200目、碘值≥1100mg/g、ph值≥5.6的木质粉状活性炭。所述木质粉炭为废气专用粉状活性炭，具有发达的中孔结构，吸附容量大、快速过滤等特性，可提高废气的处理率。本申请的改性木质炭，以木质粉炭为原炭，聚乙烯醇作为粘合剂与交联剂混合时发生交联反应，由原来的线状结构交叉连接起来变成空间网状结构，形成分子量较大的高聚交联物很难进入活性炭的孔隙内部，同时具有空间网状结构的高聚交联物不仅增加了粘度同时提高了耐酸碱性能，使得粘结性能更好，使得产品不再与酸或碱反应，继而提高了耐酸碱作用，使用时不掉灰。优选的，所述煤质柱状炭为ctc值≥50％、粒径0.9-9mm、碘值≥800mg/g、灰份≦5％的煤质柱状活性炭。煤质柱状炭特点是强度高、孔隙发达、比表面积大，尤其微孔容积大，对空气中的有害气体具有极强的吸附能力。在煤质柱状炭中，加入表面活性剂、改性剂、调节剂等组分作为催化剂，提高了煤质柱状炭的机械强度，同时降低灰分含量，增大吸附量。优选的，所述聚乙烯醇为pva1792、pva1799、pva2099、pva2092、pva2499、pva2492中一种或几种组合。其作用是作为粘合剂，能与胶黏剂中其他组分发生交联反应形成网状交联物，将pva线型结构交联而成网状结构，提高耐酸碱性能，使得活性炭孔隙分布和大小均匀。优选的，所述表面活性剂为椰子油、十二烷基磺酸钠中一种或组合。十二烷基磺酸钠为阴离子表面活性剂起到增稠作用，改变聚乙烯醇的流变性能，提高了聚乙烯醇的分散性和相容性。优选的，所述交联剂为硼砂、淀粉中一种或组合。硼砂能与聚乙烯醇的顺式羟基发生交联，使原来的线状结构变成网状结构，形成的具有空间网状结构的高聚物交联物具有抗剪切性能及耐酸碱性等性质，因此粘度增加，粘结性能变好。优选的，所述改性剂为尿素、氯化铵、磷酸、硫酸(98％)、氢氧化钠、四乙烯五胺、聚酰胺中一种或几种组合。包括酸性改性剂、碱性改性剂和复合氧化改性剂，所述改性剂作用是对活性炭进行改性，改变了活性炭的孔径大小分布和孔容积，使得在吸附不同有机气体目标孔径分布增多，为吸附提供更多驻留场所以增大吸附量，能与有害气体反应，且改性剂增加了活性炭表面羧基含量，提高了活性炭的机械强度，同时清除活性炭表面灰等杂质，降低灰分含量。优选的，所述调节剂为三聚磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、碳酸钠、碳酸氢钠中一种或几种组合。呈弱碱性，起调节ph作用。一种能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)改性木质炭的制备：a1、备料：按重量配比准备改性木质炭的原料，备用；a2、胶黏剂的配制：将聚乙烯醇加入水中搅拌均匀，静置4-6小时后再高速搅拌10-20分钟，加入表面活性剂中速搅拌4-6分钟，而后加入改性剂中速搅拌4-6分钟，再加入交联剂中速搅拌4-6分钟；a3、混料：将木质粉炭和胶黏剂加入反应釜中，边加入边搅拌，待加入完全后，再继续搅拌0.5-2小时；a4、造粒成型：混料后送入造粒设备中，挤压成颗粒炭，将颗粒炭烘烤至水分含量≤5％；a5、破碎过筛：将烘烤好的颗粒炭送入破碎设备中破碎，破碎后过筛，得改性木质炭，备用；(2)改性煤质炭的制备：b1、备料：按重量配比准备改性煤质炭的原料，备用；b2、催化剂的调配：将改性剂和调节剂加入水中搅拌均匀，待固体颗粒溶解后静置4-6分钟，再加入表面活性剂搅拌均匀；b3、混料：将调配好的催化剂加入反应釜中，在搅拌的同时加入煤质柱状炭，搅拌0.5-5小时；b4、烘烤：搅拌后烘烤至水份含量≤5％，得改性煤质炭，备用；(3)混合组分：将重量百分比30-70％的改性木质炭和30-70％的改性煤质炭混合均匀，即得。优选的，步骤a5和步骤b4是在80-150℃温度下烘烤2-8小时。本发明相对于现有技术，有以下优点：本申请一种能吸附多种voc气体的高效改性活性炭，包括30-70％的改性木质炭和30-70％的改性煤质炭，改性木质炭以木质粉炭作为原炭，聚乙烯醇、表面活性剂、交联剂、改性剂和水配制成为胶黏剂，改性煤质炭以煤质柱状炭为原炭，以表面活性剂、改性剂、调节剂和水作为催化剂；改性木质炭的胶黏剂由聚乙烯醇、表面活性剂、交联剂、改性剂和水配制而成，胶黏剂配制过程中，聚乙烯醇作为粘合剂与交联剂混合时发生交联反应，由原来的线状结构交叉连接起来变成具有空间网状结构，形成的高聚交联物分子量较大很难进入活性炭的孔隙内部因此不容易阻塞孔隙，改性剂的加入改变了活性炭的孔径大小分布，使得微孔孔径分布增多，有利于吸附不同目标孔径的气体，表面活性剂的加入提高了高聚交联物的分散程度，使得制备的改性木质炭具有更发达孔隙结构以及更大的比表面积，成型后的改性木质炭更适合吸附有机气体孔结构的活性炭，将胶黏剂与木质粉炭经配胶、混合、挤压成型、破碎、过筛制备成型后的改性木质炭，不仅扩大了微孔分布，而且被堵塞的孔隙结构较少，具有更发达的孔隙结构和更好的粘结强度，发达的微孔结构对多种voc气体吸附性能更强；改性煤质炭中加入的改性剂对煤质炭进行改性，改变了煤质炭的孔径大小分布和孔容积，使得在吸附不同目标孔径分布增多，为吸附提供更多驻留场所，能与有害气体反应，且改性剂增加了炭表面羧基含量，提高了煤质炭的机械强度，同时清除活性炭表面灰等杂质，降低灰分含量，表面活性剂起催化改性作用，调节剂用于缓冲调节；本申请的高效改性活性炭提高了活性炭的吸附效果，吸附量和净化效果能力更好，能同时吸附不同种类有害气体，吸附量提高5倍以上，并且本申请改性活性炭具有很好的耐酸碱性，可以对各种化学、物理性质不同的有害物质进行同时吸附，吸附有害物质种类更多，吸附量更大，并且使用时不掉灰，更能全面改善空气质量。本发明的一种能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法，制备技术简单，改性活性炭经过特殊工艺生产，活性炭的类别及各占的一定的比例，制得的高效改性活性炭吸附有害物质种类更多，吸附量更大，更能全面改善空气质量，可以同时吸附多种有害物质，将多种有害物质的净化设备合并为一种，大大地节约社会资源。【具体实施方式】下面结合具体实施例1～4说明本发明的具体技术方案：实施例1：一种的能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：(1)、改性木质炭的制备：a1、备料：按表2重量配比准备改性木质炭的原料，备用；a2、胶黏剂的配制：将聚乙烯醇缓慢加入水中，边加边搅拌均匀，待溶解均匀后静置6小时，再高速搅拌10分钟，加入表面活性剂中速搅拌4分钟，而后加入改性剂中速搅拌4分钟，再加入交联剂中速搅拌4分钟；a3、混料：将木质粉炭和胶黏剂按重量比100:30加入反应釜中，边加入边搅拌，待加入完全后，再继续搅拌1小时；a4、造粒成型：混料后送入造粒设备中，挤压成颗粒炭，将颗粒炭用盘装移入烤箱中，在150℃温度下烘烤2小时，检测水分含量，直到水分含量≤5％；a5、破碎过筛：将烘烤好的颗粒炭送入破碎设备中破碎，破碎后过筛，选出符合粒径和长度要求的炭，得改性木质炭，备用(上述高速搅拌为1000r/min，中速搅拌为500r/min)；(2)、改性煤质炭的制备：b1、备料：按表3重量配比准备改性煤质炭的原料，备用；b2、催化剂的调配：将改性剂和调节剂加入水中搅拌均匀，待固体颗粒溶解后静置4分钟，再加入表面活性剂搅拌均匀；b3、混料：将调配好的催化剂加入反应釜中，在搅拌的同时加入煤质柱状炭，再一起搅拌5小时；b4、烘烤：装盘在80℃温度下烘烤8小时，检测水份含量≤5％，得改性煤质炭，备用；(3)混合组分：将重量百分比53％的改性木质炭和47％的改性煤质炭混合均匀后真空包装，即得。实施例2：一种的能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：(1)、改性木质炭的制备：a1、备料：按表2重量配比准备改性木质炭的原料，备用；a2、胶黏剂的配制：将聚乙烯醇缓慢加入水中，边加边搅拌均匀，待溶解均匀后静置5小时，再高速搅拌20分钟，加入表面活性剂中速搅拌5分钟，而后加入改性剂中速搅拌5分钟，再加入交联剂中速搅拌5分钟；a3、混料：将木质粉炭和胶黏剂按重量比100:20加入反应釜中，边加入边搅拌，待加入完全后，再继续搅拌1.5小时；a4、造粒成型：混料后送入造粒设备中，挤压成颗粒炭，将颗粒炭用盘装移入烤箱中，在100℃温度下烘烤4小时，检测水分含量，直到水分含量≤5％；a5、破碎过筛：将烘烤好的颗粒炭送入破碎设备中破碎，破碎后过筛，选出符合粒径和长度要求的炭，得改性木质炭，备用(上述高速搅拌为8000r/min，中速搅拌为400r/min)；(2)、改性煤质炭的制备：b1、备料：按表3重量配比准备改性煤质炭的原料，备用；b2、催化剂的调配：将改性剂和调节剂加入水中搅拌均匀，待固体颗粒溶解后静置5分钟，再加入表面活性剂搅拌均匀；b3、混料：将调配好的催化剂加入反应釜中，在搅拌的同时加入煤质柱状炭，再一起搅拌0.5小时；b4、烘烤：装盘在100℃温度下烘烤4小时，检测水份含量≤5％，得改性煤质炭，备用；(3)混合组分：将重量百分比62％的改性木质炭和38％的改性煤质炭混合均匀后真空包装，即得。实施例3：一种的能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：(1)、改性木质炭的制备：a1、备料：按表2重量配比准备改性木质炭的原料，备用；a2、胶黏剂的配制：将聚乙烯醇缓慢加入水中，边加边搅拌均匀，待溶解均匀后静置4小时，再高速搅拌15分钟，加入表面活性剂中速搅拌6分钟，而后加入改性剂中速搅拌5分钟，再加入交联剂中速搅拌6分钟；a3、混料：将木质粉炭和胶黏剂按重量比100:10加入反应釜中，边加入边搅拌，待加入完全后，再继续搅拌2小时；a4、造粒成型：混料后送入造粒设备中，挤压成颗粒炭，将颗粒炭用盘装移入烤箱中，在80℃温度下烘烤8小时，检测水分含量，直到水分含量≤5％；a5、破碎过筛：将烘烤好的颗粒炭送入破碎设备中破碎，破碎后过筛，选出符合粒径和长度要求的炭，得改性木质炭，备用(上述高速搅拌为900r/min，中速搅拌为300r/min)；(2)、改性煤质炭的制备：b1、备料：按表3重量配比准备改性煤质炭的原料，备用；b2、催化剂的调配：将改性剂和调节剂加入水中搅拌均匀，待固体颗粒溶解后静置6分钟，再加入表面活性剂搅拌均匀；b3、混料：将调配好的催化剂加入反应釜中，在搅拌的同时加入煤质柱状炭，再一起搅拌4小时；b4、烘烤：装盘在80℃温度下烘烤8小时，检测水份含量≤5％，得改性煤质炭，备用；(3)混合组分：将重量百分比70％的改性木质炭和30％的改性煤质炭混合均匀后真空包装，即得。实施例4：一种的能吸附多种voc气体的高效改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：(1)、改性木质炭的制备：a1、备料：按表2重量配比准备改性木质炭的原料，备用；a2、胶黏剂的配制：将聚乙烯醇缓慢加入水中，边加边搅拌均匀，待溶解均匀后静置5.5小时，再高速搅拌18分钟，加入表面活性剂中速搅拌5分钟，而后加入改性剂中速搅拌5分钟，再加入交联剂中速搅拌5分钟；a3、混料：将木质粉炭和胶黏剂按重量比100:1加入反应釜中，边加入边搅拌，待加入完全后，再继续搅拌0.5小时；a4、造粒成型：混料后送入造粒设备中，挤压成颗粒炭，将颗粒炭用盘装移入烤箱中，在100℃温度下烘烤6小时，检测水分含量，直到水分含量≤5％；a5、破碎过筛：将烘烤好的颗粒炭送入破碎设备中破碎，破碎后过筛，选出符合粒径和长度要求的炭，得改性木质炭，备用(上述高速搅拌为1200r/min，中速搅拌为500r/min)；(2)、改性煤质炭的制备：b1、备料：按表3重量配比准备改性煤质炭的原料，备用；b2、催化剂的调配：将改性剂和调节剂加入水中搅拌均匀，待固体颗粒溶解后静置5分钟，再加入表面活性剂搅拌均匀；b3、混料：将调配好的催化剂加入反应釜中，在搅拌的同时加入煤质柱状炭，再一起搅拌2小时；b4、烘烤：装盘在100℃温度下烘烤6小时，检测水份含量≤5％，得改性煤质炭，备用；(3)混合组分：将重量百分比30％的改性木质炭和70％的改性煤质炭混合均匀后真空包装，即得。表1：实施例1～4能吸附多种voc气体的高效改性活性炭组分的重量百分比：组分实施例1实施例2实施例3实施例4改性木质炭53％62％70％30％改性煤质炭47％38％30％70％表2：实施例1～4中改性木质炭的组分配比：表3：实施例1～4中改性煤质炭的组分配比：测试实验：1、净化能力测试，分别测试实施例1～4所制得的溶剂回收高效木质活性炭和市售某品牌木质活性碳(对比例)的cadr值，测试仪器：激光粒子计数器，测试环境：温度为：25±1.5℃，湿度为：40±5％，测试结果如表4所示。2、吸附率：分别将相同量的实施例1～4所制得的溶剂回收高效木质活性炭和市售某品牌木质活性碳(对比例)在相同条件下进行吸附率测试，测试结果如表4所示。其中活性炭吸附率的计算公式为＝(wi-w0)/w0×100％；其wi为吸附饱和活性炭重量，w0为实验前活性炭重量，测试条件风量3000m3/h，有机废气组分为：甲苯、丙酮、乙酸乙酯、二甲苯。甲醇，均为分析纯，进气流量为0.8m3/h，各组分气体进气浓度为2000ppm。3、耐酸性：将实施例1～4所制得的溶剂回收高效木质活性炭和市售某品牌木质活性碳(对比例)通入二硫化碳中，观察实验样品变化，测试结果如表4所示。4、耐碱性：将实施例1～4所制得的溶剂回收高效木质活性炭和市售某品牌木质活性碳(对比例)通入氨气中，观察实验样品变化，测试结果如表4所示。表4测试结果：从表4测试数据可知，本申请实施例相较对比例，本申请吸附量和净化效果能力更好，能同时吸附不同种类有害气体，吸附量提高5倍以上，并且本申请具有很好的耐酸碱性能，使用时不掉灰，本申请的高效改性活性炭吸附有害物质种类更多，吸附量更大，更能全面改善空气质量。当前第1页12