专利名称：含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环境净化和污染物治理领域，尤其涉及一种含活性炭的球状颗粒 复合材料及其制备工艺。二、 背景技术活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性 炭的表面积为500-1500平方米。活性炭是一种非极性吸附剂，具有疏水性和亲 有^L物质的性质，它能吸附绝大部分有^L气体，如苯类、醛酮类、醇类、烃类等 以及恶臭物质，因此，活性炭常被用来吸附和回收有机溶剂和处理恶臭物质。同 时由于活性炭的孔径范围宽，即使对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物 质，仍然表现出它的优良的吸附能力，如在S02、 NOx、 C12、 H2S、 C02等有 害气体治理中，有着广泛的用途。因此，在吸附操作中，尤其是有机物质的吸附 处理中，活性炭是一种首选的优良吸附剂。目前，已有活性炭产品在新装饰居室、 家具内、卫生间、空调间、宾馆、娱乐场所、汽车、冰箱等需要去除异味、消毒、 净化空气等的场所得到应用，起到除臭、解毒、抑菌、防霉、除湿、净化空气等 作用。然而在活性发作为吸附材料的使用过程中，亦存在一些不足之处一方面，活性炭本身强度较低，极易掉粉末，带来新的污染，加上活性炭的外观为黑色，因此市售产品都是采用密封包装。另一方面，作为吸附材料，活性炭在经过一定时间的使用后，会处于一个吸附饱和状态，当环境中的有害物浓度低于一定值时，活性炭中已吸附的有害物就会由于脱附而释放出来，反而对环境造成污染。因此现有的活性炭吸附产品开封后有效使用期仅为6个月左右，重复使用效果差。三、 发明内容技术问题本发明针对上述现有技术之缺陷，提供了一种含活性炭的球状颗 粒复合材料及其制备工艺，以克服现有活性炭吸附产品极易掉粉末、有效使用期 短和重复使用敢果差的缺点。技术方案本发明的技术解决方案为 一种含活性炭的球状颗粒复合材料， 其特征在于该复合材料包括内核粉料与外壳粉料，按质量百分配比内核粉料的组 成为活性炭30~70%、膨润土 10-60%、凹凸棒土 10-60%;按质量百分配 比外壳粉料的组成为膨润土20~70%、凹凸棒土 30~80%;内核粉料与外壳 粉料中分别含有盐类添加剂，盐类添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2),盐类添加剂的加入量各占上 迷内核和外壳粉料总质量的1.5 ~ 8%。一种制备含活性炭的球状颗粒复合材料的方法，制备步骤为第一步，称取 占内核粉料总质量30 ~ 70%的活性炭、10 ~ 60%的膨润土、 10 ~ 60%凹凸棒土， 组成内核4分料；并加入占内核粉料总质量1.5~8%的添加剂，添加剂按质量配比 組成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCI2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2),混 合均匀，在圓盘式造粒机内成型至(l)9-9.5mm的内核；第二步，称取占外壳粉料 总质量20~70%的膨润土、 30~80%的凹凸4奉土，组成外壳粉料；并加入占外壳 粉料总质量1.5~8%的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2)，混合均匀，制得外壳材料； 第三步，在内核表面滚动粘附外壳材料，并使外壳的厚度为20-50 得到复 合材料坯粒；第四步，将复合材料坯粒进行干燥处理，最后在380 450。C保温 烧结0.5 ~ 3小时，得到球状颗粒复合材料。有益效果本发明的J^颗粒复合材料，包括内核和外壳两部分，内核由活 性炭和矿物材料组成，外壳由矿物材料组成，在加入添加剂后经高温烧结，得到 了在含活性炭的内核材料表面包裹有多孔状陶质薄膜层的球状颗粒复合材料。与 现有活性^^吸附产品相比，具有以下优点该复合材料表面为硬而光洁的陶质外壳层，这种陶质外壳不仅改善了活性炭 的外观，使该材料可以不进行包装直接销售使用，同时也保证了颗粒材料高的耐 压性、耐磨损和耐沖击性，使活性炭的强度得到提高，经测试，本材料的抗压强 度为185-210N,可有效防止活性炭碎屑、粉末的掉落。该复合材料的陶质薄膜层外壳为多孔状结构，这种外壳结构保证了活性炭的 吸附性能不受影响，经测试，本材料吸附水后的增重率为172%-195%，高于市 售柱状活性炭131%的增重率。在使用一段时间后，用户可以自行采用在太阳光下曝晒或微波炉加热处理的 方法，对颗粒复合材料进行脱附处理，在进行脱附处理时，活性炭中已吸附的有 害物质可随高温蒸汽通过材料表面的多孔状外壳释放出来，从而使材料的吸附活 性得以恢复。四具体实施方式
本发明涉及一种含活性炭的球状颗粒复合材料，其特征在于该复合材料包括 内核粉料与外壳粉料，按质量百分配比内核粉料的组成为活性炭30~70%、膨 润土 10~60%、凹凸棒土 10-60%;按质量百分配比外壳粉料的组成为膨润 土 20 ~ 70%、凹凸棒土 30 ~ 80%;内核粉料与外壳粉料中分別含有盐类添加剂， 盐类添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2)，盐类添加剂的加入量各占上述内核和外壳粉料总质量 的1.5 ~8%。制备这种含活性炭的球状颗粒复合材料的方法为第一步，称取占内核粉料 总质量30~70%的活性炭、10~60%的膨润土、 10~60%凹凸才奉土，并加入占内 核粉料总质量1.5~8%的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 -1.2),混合均匀，在圆盘式造粒机 内成型至())9 9.5mm的内核；第二步，称取占外壳粉料总质量20~70%的膨润 土、 30~80%的凹凸棒土，并加入占外壳粉料总质量1.5~8%的添加剂，添加剂 按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ L2):(0.8 ~ 1.2):(0.8~1.2),混合均匀，制得外壳材料；第三步，在内核表面滚动粘附外壳材 料，并使外壳的厚度为20-50pm，得到复合材料坯粒；第四步，将复合材料坯 粒进行干燥处理，最后在380 450。C保温烧结0.5-3小时，得到球状颗粒复合 材料。以下的描述是对本发明的具体说明，不应看做是对本发明的限定。 实施例1:(1) 按质量百分比称取活性炭65%、膨润土20%、凹凸棒土15%，加入占 前三者粉料总质量4°/。的添加剂，添加剂按质量比組成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 =0.8: 1: 1: 1.2，混合混匀，在圆盘式造粒机内滚动成型至令9 ~ 9.5mm的球状颗 粒内核。(2) 按质量百分比称取膨润土 25%、凹凸棒土 75%,加入占前二者粉料总 质量4%的添加剂，添加剂按质量比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2==0.8: 1: 1: 1.2，混合均匀，制得外壳材料。(3) 在制得的内核表面滚动粘附外壳材料，其厚度为20-50nm,得到复合 材料坯粒。(4) 制好的复合材料坯粒在自然通风的条件下阴干48小时后，移入加热炉 中，在420。C保温缘结1.5小时，得到颗粒复合材料。实施例2:(1) 按质量百分比称取活性炭35%、膨润土20%、凹凸棒土45%,加入占 前三者粉料总质量2%的添加剂，添加剂按质量比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 =1: 1: 1: 1，混合混匀。在圆盘式造粒机内滚动成型至(|)9 ~ 9.5mm的球状颗粒内核。(2) 按质量百分比称取膨润土 65%、凹凸棒土35%,加入占前二者粉料总 质量2%的添加剂，添加剂按质量比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = 1.2: 1.2: 0.8: 1，混合均匀，制得外壳材料。(3) 在制得的内核表面滚动粘附外壳材料，其厚度为20 50nm,得到复合 材料坯粒。(4) 制好的颗粒复合材料坯粒在鼓风千燥箱中8(TC烘干8小时，移入加热 炉中，在440'C保温烧结1小时，得到颗粒复合材料。实施例3:(1) 按质量百分比称取活性炭50%、膨润土25%、凹凸棒土25%配料，力口 入占前三者粉料总质量4%的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = 1:0.8:1.2:0.8,混合混匀。在圆盘式造粒机内滚动成型至())9 ~ 9.5mm的球状颗粒内核。(2) 按质量百分比称取膨润土 50%、凹凸棒土 50%配料，加入占前二者粉 料总质量7.5%的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = 1.2: 1.2:0.8:1,混合均匀，制得外壳材料。(3) 在制得的内核表面滚动粘附外壳材料，其厚度为20 50pm，得到复合 材料坯粒。(4) 制好的颗粒复合材料坯粒在自然通风的条件下阴干48小时后，移入加 执炉中，在380。C保温烧结3小时，得到颗粒复合材料。
权利要求
1、一种含活性炭的球状颗粒复合材料，其特征在于该复合材料包括内核粉料与外壳粉料，按质量百分配比内核粉料的组成为活性炭30～70％、膨润土10～60％、凹凸棒土10～60％；按质量百分配比外壳粉料的组成为膨润土20～70％、凹凸棒土30～80％；内核粉料与外壳粉料中分别含有盐类添加剂，盐类添加剂按质量配比组成为NaCl∶KCl∶CaCl2∶MgCl2＝(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)，盐类添加剂的加入量各占上述内核和外壳粉料总质量的1.5～8％。
2、 一种制备权利要求1所述含活性炭的球状颗粒复合材料的方法，其特征 在于制备步骤为第一步，称取占内核粉料总质量30~70%的活性炭、10~60%的膨润土、 10~60%凹凸棒土，组成内核粉料；并加入占内核粉料总质量1.5-8% 的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2)，混合均匀，在圆盘式造粒机内成型 至命9-9.5mm的内核；第二步，称取占外壳粉料总质量20~70%的膨润土、 30~80%的凹凸棒土，组成外壳粉料；并加入占外壳M总质量1.5~8%的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2),混合均匀，制得外壳材料；第三步，在内核表面滚动粘附外壳材料，并使外壳的厚度为20-50nm，得到复合材料坯粒；第四步，将复合材料坯粒进行干燥处理，最后在380 450。C保温烧结 0.5-3小时，得到球状颗粒复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺，该材料由含活性炭的内核与陶质薄膜层外壳组成。其制备工艺是在活性炭、膨润土和凹凸棒土中加入添加剂，制得内核；在膨润土和凹凸棒土中加入添加剂，制得外壳材料，将外壳材料粘合于内核表面，高温烧结，得到球状颗粒复合材料。这种含活性炭的复合材料，表面为多孔状的陶质薄膜层外壳，该结构在确保活性炭吸附性能的同时，提高了材料的耐压性、耐磨性，可防止活性炭碎屑、粉末的掉落；同时，在使用一段时间后，用户可自行对材料进行脱附处理，恢复材料的吸附活性。该颗粒复合材料可应用于有毒、有害气体的吸附去除。
文档编号B01J20/20GK101327423SQ20081002097
公开日2008年12月24日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者储成林, 吴玉玲, 林萍华, 盛晓波, 董寅生, 超 郭 申请人:东南大学