专利名称：一种用于去除空气中苯系物的复合净化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于去除空气中苯系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 释放的苯系物等有害气体。根据专业检测机构统计的数据，对新装修的房屋苯 系物超标率达到85%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。室内苯 系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，因其表面缺少对苯系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苯系物的效果差; 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 空气中苯系物等有害气体，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苯系物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 其表面有多种对苯系物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苯系物的复合净化剂的制备方 法，以含锌重量百分比为5~10%的废话性炭为原料，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 炭表面形成有多种对苯系物有吸附和降解作用的官能团，本发明对空气中苯系 物的降解率达到90~100%。本发明按以下步骤完成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，在80 25(TC温度段时，控制升温速率 为50-100°C/min，在250'C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、 掺杂活化在250 卯0'C温度段时，升温速率为5~10°C/min，在该过程 中通入氮气，气体流量为10~30ml/min，在卯(TC时保温60 120min,通入氮气 其目的在于产生含氮官能团(氨基化合物、芳香族胺、嘧啶、氰基、质子化的 氨基化合物、质子化的嘧啶等)，90(TC时保温60~120min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900 1000。C温度段时，升温速率为10~30°C/min，并在 IOO(TC时通入氢气，控制氢气流量为30~60ml/min,氢气通入的时间为 250 320min,通入氢气其目的在于使活性炭再次活化，产生发达的孔隙结构，同时使活性炭的表面生成吡喃酮或类吡喃酮等结构为主的碱性官能团，使活性 炭活化并对其表面进行改性处理；5、过程结束时，在氮气气氛中以50 80'C/min的冷却速度冷却到室温，即可得到该复合净化剂。复合净化剂的特征如下氧化锌含量(质量比)为2~5%;活性炭表面有 丰富的碱性官能团(吡喃酮或类吡喃酮结构等)和含氮官能团(氨基化合物、 芳香族胺、嘧啶、氰基、质子化的氨基化合物、质子化的嘧啶等)；氧化锌的 晶型为纤锌矿结构的Zn(1+x)0，掺杂氧化锌的改性活性炭；活性炭的比表面积 为950~1300m2/g，碘吸附值为900~1200mg/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(活性炭与氧化锌 复合材料)时省去了活性炭负载化合物的复杂工艺，不仅节约了成本，简化了 制作技术，而且是对资源的再次综合利用，同时促进生产醋酸乙烯工业的持续 发展。(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苯系物有吸附和降解作用的碱性官能团(吡 喃酮或类吡喃酮结构)，可以对弱极性或非极性的苯系物等有害气体有很高的 去除效率。(3) 本复合净化剂符合室内空气污染物存在长期性、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、操作简单、净化效 果好、不会带来二次污染的室内空气复合吸附剂。四具体实施方式
实施例1复合净化剂制备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后入焙烧在80 250'C温度段时，升温速率为80°C/min，并在250 。C时保温120min，在该过程中保持炉膛内为负压；在250 900。C温度段时，升 温速率为1(TC/min，在该过程中通入氮气，气流量为15ml/min,在900。C时保 温。Omin;在900 100(TC温度段时，升温速率为10°C/min，并在1000。C时通入氢气，保证氢气流量为35ml/min，通入的时间为320min;过程结束时，在氮 气气氛中以8(TC/min的冷却速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。新购买的数部某品牌轿车，在经过12h的静置后，通过有关部门检测，车 内的苯系物检测值为0.8~2.0mg/m3，通过更换车内使用的净化器活性炭滤芯为 本复合净化剂，结果lh吸附后，车内苯系物的浓度为0~0.1mg/m3，对车内苯 系物的去除率超过98%。实施例2复合净化剂制备以含锌量为10%的废活性炭为原料放入焙烧炉中，在 80 250'C温度段时，升温速率为80°C/min，并在25(TC时保温120min，在该过 程中保持炉膛内为负压；在250 90(TC温度段时，升温速率为10°C/min，在该 过程中通入氮气，气流量为15ml/min，在900'C时保温120min;在900~1000 'C温度段时，升温速率为l(TCAnin，并在IOO(TC时通入氢气，保证氢气流量为 3Sml/min，通入的时间为320min;过程结束时，在氮气中以60°C/min的冷却 速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。新装修的某政府办公室，使用面积为120m2，通过有关部门检测，苯系物 的浓度为1.84mg/r^,在室内多处放置本复合净化剂1000g，经过一周的使用后， 复检该室内的苯系物浓度为0mg/m3，去除率达到100%，已经到达国标要求。
权利要求
1、一种用于去除空气中苯系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)、焙烧分解破碎后原料放入焙烧炉中，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)、掺杂活化在250～900℃温度段时，控制升温速率为5～10℃/min，在该过程中通入氮气，气体流量为10～30ml/min，在900℃时保温60～120min；(4)、表面改性在900～1000℃温度段时，控制升温速率为10～30℃/min，并在1000℃时通入氢气，控制氢气流量为30～60ml/min，氢气通入的时间为250～320min；(5)、表面改性结束后，在氮气气氛中以50～80℃/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苯系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。
全文摘要
本发明涉及一种用于去除空气中苯系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苯系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苯系物等有害气体去除率达到98％以上。
文档编号B01D53/72GK101224383SQ200710066278
公开日2008年7月23日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者刘秉国, 周烈兴, 张世敏, 张利波, 张正勇, 张泽彪, 彭金辉, 曲雯雯, 玮 李, 王绍华, 瑞 解, 郭胜惠, 钱天才 申请人:昆明理工大学