专利名称：一种浸渍活性炭及其制备方法
技术领域：
本发明是一种用于在常温常压下对封闭、隔离空间或舱室中的有毒有害气体进行防护和空气净化的浸渍活性炭及其制备方法，尤其适用于对硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、臭氧(O3)、有机胺以及苯等挥发性有机化合物(VOCs)的脱除，达到空气净化的目的。
背景技术：
活性炭用于净化空气与水已有较长的历史，目前在空气净化器材和各种吸附装置中仍然大量地采用活性炭作为吸附剂，浸渍活性炭的应用大大提高了活性炭对于酸性气体和其它难吸附(物理)的小分子有害气体的吸附能力。但是通常的浸渍活性炭都只是用于净化一种或一类的几种气体，若对多种有毒有害气体的防护或净化，其综合性能都不够理想，需要针对不同的净化气体对象选用不同的浸渍活性炭来装填滤器。
中国专利ZL99100358.6公开了一种以活性炭为载体，以碘酸盐为活性组分，以碱金属氧化物为添加剂，可用于常温条件下SO2、NO2的净化，但这种浸渍炭未涉及对H2S、O3和VOCs的净化作用。
中国专利ZL9619004.7公开了一种除臭剂及除臭方法。其所用除臭剂是由氧化铜、氧化锰以及硝酸银载于以活性炭为主要成分的载体上制成，用于除去H2S、硫醇、氨及有机胺有优异的性能，但是对SO2、NO2、O3和VOCs的脱除能力未作介绍。
中国专利ZL9410271.1公开了一种对H2S和有机硫化物的转化吸收型脱硫剂的制备方法，该脱硫剂是由柱状或球状活性炭作载体，用浸渍的方法负载价钾、钠盐及有机胺制成。
中国专利ZL8910511.3公开了一种含碘的活性炭催化剂及其用于消除、回收烟气中SO2的工艺。该活性炭催化剂是由表面积550～750m2/g的活性炭作载体，以0.15～0.60％的碘含量负载碘化物制成。可作为对烟气中较低含量的SO2进行净化处理的脱硫炭。
发明内容
本发明提供了一种多功能的浸渍活性炭及其制备方法，主要用于对含有H2S、SO2、NO2、O3、有机胺以及苯等VOCs进行综合净化和防护。
本发明的浸渍活性炭以活性炭为载体，以Cu、K、Na、I、OH-为活性组分，各组份的重量百分比为Cu 2.5～12％、K 2～10％、Na 0.5～9％、I 1～8％，OH-2～13％；将各组份在20～30％的氨水或水中分别溶解，在50～80℃的温度下混合配制成浸渍液，将浸渍液按照活性炭的水容量确定浸渍溶液体积，在50～90℃的温度下用一次浸渍或分步浸渍的方法均匀地浸渍到活性炭上，然后在空气中放置0.5～8hr；将以上浸渍炭料置于烘干炉或流化床中，在130～180℃的温度和控制氧气气氛的条件下，分步干燥、活化2～6hr，制得浸渍活性炭。
本发明的浸渍活性炭中的Cu来源是用金属铜屑或丝加氨水、CO2溶解为铜—氨溶液，亦可用碱式碳酸铜试剂加水、碳酸铵及氨水配制成铜—氨溶液；K来源于氢氧化钾、碘化钾、碘酸钾；Na来源于氢氧化钠、碳酸钠；I来源于固体碘试剂、碘化钾、碘酸钾；OH-来源于氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵。
本发明的制备方法，包括浸渍液的配制与活性炭的浸渍以及干燥、活化三个步骤1、活性组分中的Cu以铜屑或丝加氨水并通CO2溶解配制成铜—氨溶液，或者将碱式碳酸铜试剂与碳酸铵用水及氨水配制成铜—氨溶液，其余组分用水溶解，在50～80℃的温度下混合调制成浸渍液；2、将上述浸渍液按照活性炭水容量确定加入的浸渍溶液体积，在50～90℃的温度下用一次浸渍或分步浸渍的方法浸渍到活性炭上，然后在空气中放置0.5～8hr；3、上述浸渍炭料置于烘干炉或流化床中，在130～180℃的温度和控制氧气气氛的条件下，分步干燥、活化2～6hr。
本发明所述的浸渍活性炭，关键技术在于①控制浸渍液中各组份的比例，否则制出浸渍活性炭的综合性能较差②浸渍液的配制必须照设定的程序，否则浸渍活性炭的产品中有的活性成分达不到预期的含量要求，且产品质量将不均匀；③按照分段程序控制干燥、活化的温度氧气的气氛，由于在干燥、活化的过程中，开始浸渍炭大量地吸热，然后浸渍组分分解，有些产物挥发，有时还伴随着炭层颗粒表面放热，采用通常的干燥方法易造成炭层阴燃、着火。而本发明采用分段程序控制温度的干燥、活化方法，并控制与浸渍炭接触气氛中的氧气量，可有效避免活化过程中炭层的阴燃。采用以上制备工艺，从而确保了浸渍炭生产过程的安全，使产品的质量稳定。
本发明使用的载体活性炭为颗粒强度75～95％，装填密度420～490g/L，水容量70～100％，对四氯化碳吸附率60～90％，粒度为φ0.7～2mm，形状为柱状、球形活性炭或破碎状活性炭，活性炭载体占浸渍活性炭重量比为71～90％。
本发明的活性组分在浸渍活性炭产品中的总含量应不大于浸渍活性炭总重量的29％。
本发明的浸渍活性炭优点是对H2S和VOCs的吸附性能最好，对多种有害气体综合吸附性能好，浸渍炭不含有对人体有害的成分。适用于常温常压下作为空气净化器吸附剂，对各种工作室、隔离空间、密闭舱室中的有毒、有害气体进行净化脱除。
具体实施例方式
实例1将2.9kg铜屑或丝加氨水并通入二氧化碳气体溶解为铜—氨溶液，溶液中Cu的含量为7～12％，再将3.2kg氢氧化钾和1.6kg碘化钾用水溶解，在加热的情况下与铜—氨溶液混合配制成浸渍液，按照活性炭载体水容量70～90％的溶液体积即刻浸渍到25kg柱状活性炭上，放置0.5～4h后在130℃、140℃、160℃的温度下分步烘干、活化4h，制成浸渍活性炭T-1。
实例2同实例1配制成铜—氨溶液，将1.8kg氢氧化钾和1kg氢氧化钠及1.6kg碘酸钾用水溶解，再按照同实例1的条件制成浸渍液并浸渍到基炭上，然后进行程序升温分步干燥、活化4.5h，制成浸渍活性炭T-2。
实例3将3.5kg碱式碳酸铜加同量的碳酸铵和3～5倍的水及过量的氨水溶解配制成铜—氨溶液，用水将1.8kg的氢氧化钾和1.2kg的碳酸钠及1.8kg的碘化钾溶解，加热后配制成浸渍液，再按照活性炭载体水容量的70～95％的溶液体积浸渍到25kg活性炭上，放置0.5～6h后在130℃、140℃、160℃的温度下分步烘干、活化5h，制成浸渍活性炭T-3。
实例4将3.6kg碱式碳酸铜加同量的碳酸铵和3～5倍的水及过量的氨水溶解配制成铜—氨溶液，用水将1.9kg的氢氧化钾和1.2kg的氢氧化钠及0.5kg的碘和1.3kg的碘酸钾溶解，加热后配制成浸渍液，再按照活性炭载体水容量的70～95％的溶液体积浸渍到25kg活性炭上，然后进行程序地分步干燥、活化5.5h，制成浸渍活性炭T-4。
本发明的浸渍活性炭是针对常温常压下各种工作室、隔离空间、密闭舱室的空气净化器用吸附剂。
用浸渍活性炭T-1在温度15～25℃，气流相对湿度50±3％，比速1.11/cm2.min，床层高度4cm的条件下对几种有害气体的防护时间测试结果如表1。
表1浸渍活性炭T-1的防护性能测试结果
浸渍活性炭T-2的中试产品对几种有害气体的吸附量与其前代净化器所用同类产品相对照结果见表2。结果表明，本发明的浸渍炭T-2的综合吸附性能比前代净化用吸附剂有了显著提高。
表2浸渍活性炭T-2的中试产品与前代器材所用炭产品性能对照
用浸渍活性炭T-3在温度15～25℃，气流相对湿度50±3％，比速1.161/cm2.min，装炭量15kg的条件下对几种有害气体的防护时间测试结果如表3。
表3浸渍活性炭T-3吸附器材试验结果
权利要求
1.一种浸渍活性炭及其制备方法，其特征是浸渍活性炭以活性炭为载体，以Cu、K、Na、I、OH-为活性组分，各组份的重量百分比为Cu 2.5～12％、K 2～10％、Na0.5～9％、I 1～8％，OH-2～13％；将各组份在20～30％的氨水或水中分别溶解，在50～80℃的温度下混合配制成浸渍液，将浸渍液按照活性炭的水容量确定浸渍溶液体积，在50～90℃的温度下用一次浸渍或分步浸渍的方法均匀地浸渍到活性炭上，然后在空气中放置0.5～8hr；然后将浸渍炭料置于烘干炉或流化床中，在130～180℃的温度和控制氧气气氛的条件下，分步干燥、活化2～6hr，制得浸渍活性炭。
2.根据权利要求1所述的浸渍活性炭及其制备方法，其特征是制备浸渍炭的活性炭为颗粒强度75～95％，装填密度420～490g/L，水容量70～100％，对四氯化碳吸附率60～90％，粒度为φ0.7～2mm，形状为柱状、球形活性炭或破碎状活性炭，活性炭载体占浸渍活性炭重量比为71～90％。
3.根据权利要求1所述的浸渍活性炭及其制备方法，其特征是浸渍活性炭中的Cu来源于金属铜屑或丝、碱式碳酸铜试剂；K来源于氢氧化钾、碘化钾、碘酸钾；Na来源于氢氧化钠、碳酸钠；I来源于固体碘、碘化钾、碘酸钾；OH-来源于氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵试剂。
4.根据权利要求1所述的浸渍活性炭及其制备方法，其特征是浸渍活性炭负载的活性组份总含量不大于浸渍活性炭总重量的29％。
全文摘要
一种用于对多种有害气体脱除的浸渍活性炭，其组成为Cu 2.5～12％，K 2～10％，Na 0.5～9％、I 1～8％，OH
文档编号B01J20/30GK1830542SQ20061005670
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月3日 优先权日2006年3月3日
发明者乔惠贤, 尹维东, 袁义胜, 陈魁学 申请人:中国人民解放军63971部队