专利名称：一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒及其制备方法
技术领域：
本发明属于新型功能材料与复合材料领域，具体涉及一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒及其制备方法。
背景技术：
作为一种重要的吸附功能材料，活性炭的生产和应用已经有100多年的历史。由于其丰富的孔结构和发达的比表面积，现已被广泛应用于液相和气相的吸附、精制、脱色、 分离及催化领域，在医药、环保、食品、化工等方面具有重要意义。但活性炭有形状松散，易燃易爆、强度低，易掉色、回收困难等缺点，现有的各种成型活性炭制品，颜色单一，容易掉色而造成黑色污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒及其制备方法，它在活性炭为主体的内核表面上、均匀地包裹一层无机胶凝材料的外壳，制成既美观适用，又能净化水和空气的多功能材料，可以广泛地应用于工业及日常生活的诸多领域，在美化与净化环境方面均可发挥十分重要的作用。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒的内部是以活性炭为主体的内核，外表包裹一层无机胶凝材料的壳层。所述的无机胶凝材料是水泥、石膏或石灰；所述的壳层的厚度为O. 5-1_。一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒的制备方法，采用活性炭与无机胶凝材料为主要原料，经过配料、内核成型、包壳、养护和干燥这些步骤制得所述的壳层结构无机胶凝活性炭颗粒。所述的制备方法的具体步骤为
1)配料将活性炭与粘结剂按活性炭60-90wt%，普通硅酸盐水泥10-40Wt %称取后混合均匀；
2)内核成型将步骤I)的混合料加水混匀并搓成直径为l_2cm的小球；
3)包壳将步骤2)刚搓好的小球置于可转动的容器内，通过筛子均匀地将壳层材料撒落并粘附在滚动着的小球表面上，滚动至表面均匀光滑为止；
4)养护将包裹好外壳的小球放在室内静置24-48小时，再放入潮湿的容器中养护 7-10 天;
5)干燥将养护后的样品于100-150°C下烘干10-12小时。为了美观，在无机胶凝材料中掺入各种颜料，制得彩色活性炭颗粒；为提高其透气性，在无机胶凝材料中掺入硅藻土或沸石。本发明的效益和优越性在于
I)活性炭外表包裹上一层薄薄的外壳后，解决了活性炭强度低、易掉色、难回收、易燃易爆、不美观等缺点，广泛适用于水与空气的净化处理，再生处理方便。2)制备方法简单易行，原料易得，无需进行高温处理，能耗低，适合大规模生产。3)本发明的产品是一种能净化水和空气的多功能材料，可以广泛地应用于工业及日常生活的诸多领域，既美观又实用。
具体实施例方式(I)配料将活性炭与粘结剂按一定的配比称取后混合均匀。(2)内核将上述混合料加适量水后，搓成小球。(3)包壳将上述刚搓好的小球置于可转动的容器内，通过筛子均匀地将壳层材料撒落并粘附在滚动着的小球表面上，滚动至表面均匀光滑为止。(4)养护将包裹好外壳的小球放在室内静置24小时之后，再放入潮湿的容器中养护7天以上。(5)干燥将养护后的样品放入烘箱干燥即可。下面结合具体实施例对本发明内容进行具体说明，但是本发明不仅限于此 实施例I :
利用市售椰子壳活性炭粉末、普通硅酸盐水泥为原料制备壳层结构无机胶凝活性炭颗粒，其内核原料配方如下椰壳活性炭70%，普通硅酸盐水泥30% ;包外壳原料为白水泥；
制备步骤
(I)配料将原料按上述配比称取后混合均匀。(2)成型将原料倒入容器中，加适量水，搓成一个个直径约为Icm左右的小圆球， 当做内核。(3)包壳将白水泥置于250目筛中，慢慢撒入滚动着的小圆球内核的湿润表面上；直至小球表面的白水泥均匀光滑为止。(4)养护室内放置24小时之后，再放入潮湿的容器中养护7天以上。(5)干燥将养护后的样品放入100°C恒温干燥箱干燥，即可外表白色的活性炭颗粒制品。性能测试
(1)碘吸附值:475.06mg/g
(2)甲醛吸附量212.94mg/g
(3)苯吸附量:179.85mg/g
(4)抗压强度8·42MPa 实施例2
利用市售煤质活性炭粉末、普通硅酸盐水泥为原料，制备壳层结构无机胶凝活性炭颗粒。其内核原料配方如下煤质活性炭80%，普通硅酸盐水泥20% ;外壳原料为普通硅酸盐水泥。制备步骤
(I)配料将原料按上述配方称取后混合均匀。(2)成型将原料倒入容器中，加适量水，搓成一个个直径为Icm的小圆球，当内核。
(3)包壳将水泥置于200目筛中，慢慢撒入滚动着的小圆球内核的湿润表面上； 直至小球表面的水泥均匀光滑为止。(4)养护室内放置24小时之后，再放入潮湿的容器中养护7天以上。(5)干燥将养护后的样品放入100°C恒温干燥箱干燥，即可得到外表灰色的活性炭颗粒制品。性能测试
(1)碘吸附值:510.54mg/g
(2)甲醛吸附量207.18 mg/g
(3)苯吸附量:180.08mg/g
(4)抗压强度6.8IMPa 实施例3
利用市售椰子壳活性炭粉末、普通硅酸盐水泥为原料制备壳层结构无机胶凝活性炭材料其内核原料配方如下椰壳活性炭粉末50%，普通硅酸盐水泥50% ;外壳原料为熟石膏粉末；
制备步骤
(I)配料将原料按上述比例称取后混合均匀。(2)成型将原料倒入容器中，加适量水，搓成一个个直径为Icm的小圆球。(6)包壳将石膏置于150目筛中，慢慢撒入滚动着的小圆球内核的湿润表面上； 直至小球表面的石膏均匀光滑为止。(7)养护室内放置24小时之后，再放入潮湿的容器中养护7天以上。(3)干燥将养护后的样品放入100°C恒温干燥箱干燥，即可得到外表白色的活性炭颗粒制品。性能测试
(1)碘吸附值:412.69mg/g
(2)甲醛吸附量178.50mg/g
(3)苯吸附量:156.89mg/g
(4)抗压强度14.83MPa 对比例I
利用市售硫酸盐水泥、市售煤质活性炭粉末、建筑硅砂为原料制备活性炭水泥复合材料，其原料配方如下活性炭58%，水泥17%，砂25% ;外加水25%。制备步骤
(I)混料先将建筑硅砂通过20目筛备用。再按上述的配比称各种原料，投入混料机中，混匀。(2)加水造粒将混匀后的粉体加入适量自来水继续混合、过30目筛，得到一定大小的团粒粉料。(3)成型将经过造粒后的粉料置于钢模中，用压力机压制成坯体，放置一天。(4)养护将上述初步凝固后的还体品放在水中养护28天。(5)干燥将养护后的样品放在110°C的烘箱中烘干。性能测试(1)碘吸附值441.73mg/g
(2)甲醛吸附率15.56%
(3)苯吸附率19.15%
(4)抗压强度7.12MPa
结论在强度相近的前提下，本发明产品的活性炭含量更高(对比例为58%，本发明接近80%)，吸附性更强(对比例中碘吸附值为441. 73mg/g，本发明最高可达510 mg/g)。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒，其特征在于所述的颗粒内部是以活性炭为主体的内核，外表包裹一层无机胶凝材料的壳层。
2.根据权利要求I所述的壳层结构无机胶凝活性炭颗粒，其特征在于所述的无机胶凝材料是水泥、石膏或石灰；所述的壳层的厚度为O. 5-1_。
3.—种如权利要求I所述的壳层结构无机胶凝活性炭颗粒的制备方法，其特征在于 采用活性炭与无机胶凝材料为主要原料，经过配料、内核成型、包壳、养护和干燥这些步骤制得所述的壳层结构无机胶凝活性炭颗粒。
4.根据权利要求3所述的壳层结构无机胶凝活性炭颗粒的制备方法，其特征在于所述的制备方法的具体步骤为1)配料将活性炭与粘结剂按活性炭60-90wt%，普通硅酸盐水泥10-40wt %称取后混合均匀；2)内核成型将步骤I)的混合料加水混匀并搓成直径为l_2cm的小球；3)包壳将步骤2)刚搓好的小球置于可转动的容器内，通过筛子均匀地将壳层材料撒落并粘附在滚动着的小球表面上，滚动至表面均匀光滑为止；4)养护将包裹好外壳的小球放在室内静置24-48小时，再放入潮湿的容器中养护 7-10 天;5)干燥将养护后的样品于100-150°C下烘干10-12小时。
5.根据权利要求4所述的壳层结构无机胶凝活性炭颗粒的制备方法，其特征在于为了美观，在无机胶凝材料中掺入各种颜料，制得彩色活性炭颗粒；为提高其透气性，在无机胶凝材料中掺入硅藻土或沸石。
全文摘要
本发明公开了一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒及其制备方法，采用活性炭粉末与无机胶凝材料为主要原料，经过配料、内核成型、包壳、养护和干燥工艺制备一种壳层结构无机胶凝活性炭颗粒。本发明在活性炭外表包裹上一层薄薄的外壳后，解决了活性炭强度低、易掉色、难回收、易燃易爆、不美观等缺点，该产品是一种能净化水和空气的多功能材料，可以广泛地应用于工业及日常生活的诸多领域，既美观又实用，且再生使用方便；同时，本发明的制备方法简单易行，原料易得，无需进行高温处理，能耗低，适合大规模生产。
文档编号B01J20/20GK102580678SQ20121004772
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者吴任平, 龙先兵 申请人:福州大学