一种氨气处理多孔碳材料及其甲醛吸附应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于空气净化、甲醛吸附技术领域，具体涉及一种氨气处理多孔碳材料及 其甲醛吸附应用。
【背景技术】
[0002] 长期接触超过安全浓度限制的甲醛气体对人体健康非常有害，这可能会引起眼睛 和喉咙的灼烧感，呼吸困难甚至会引起致命的疾病，例如鼻癌，骨髓性白血病等。目前在中 国甲醛污染仍然非常严重，近70%新装修的房子都受到甲醛污染的困扰，因此在中国最令 人担心的室内污染气体就是甲醛。
[0003] 活性炭作为最常用的净化甲醛的滤网材料，具有较大的吸附容量以及低廉的成 本。但是，活性炭在净化空气时主要存在两个问题。第一，活性炭对于甲醛的吸附速率较慢， 这使得单次过滤的净化效率并不理想。第二，当活性炭接近吸附饱和或是环境温度升高时， 被吸附的甲醛又容易释放出来，造成二次污染。因此，有必要通过合适的化学修饰对活性炭 的性能进行进一步的改善。
[0004] 通常地，溶液方法被用来进行活性炭的化学修饰，例如CN 103769053 A中所公开 的方法。但是，溶液方法一般需要较为复杂的多步反应。另外，溶液中所添加的化学物质可 能会填充进活性炭的孔结构中，造成比表面积的减小。最后，这些通过溶液改性所引入的官 能团也有可能脱落而造成二次污染。
[0005] 专利CN201210381226. 1提供了一种改性活性炭材料及其制备方法，该方案以活 性炭作为原材料放入管式炉中，在氮气保护下升温至600-900°C，然后向其中引入氨气。活 性炭与氨气反应10-120min形成改性活性炭。该改性活性炭材料在水中对高氯酸根离子具 有较强的吸附能力，和活性炭相比改性活性炭材料对高氯酸根的吸附量提高了将近9倍。 该材料机械强度高，循环寿命长，生产成本低，制备方法简单，并且可以再生重复利用。但是 这种方法制备的改性活性炭材料主要用于水相中高氯酸盐污染物的处理，而对于空气中甲 醛污染物的吸附率较低，不能满足甲醛吸附的实际应用需求。
【发明内容】
[0006] 本发明针对上述问题，提供一种增强的多孔碳材料，以及其甲醛吸附性能的应用， 该方案使用高温氨气处理的多孔碳材料作为甲醛吸收剂。
[0007] 本发明提供的采用氨气处理的多孔碳材料，其氨气处理方法如图1所示，包括如 下步骤：
[0008] 1)将多孔碳材料放入加热炉中；
[0009] 2)在加热炉中通入氨气作为保护气氛（氨气的流量为50-1000mL/min);
[0010] 3)在一定的升温速率（1-20°C /min)下升温至一定温度（600-900°C );
[0011] 4)恒温一定时间（0. 5-10h);
[0012] 5)在氨气保护下冷却至室温；
[0013] 6)从加热炉中取出多孔碳材料，对其进行真空脱气。
[0014] 优选地，所述多孔碳材料包括活性炭、炭黑等。
[0015] 优选地，所述多孔碳材料为活性炭，步骤3)升温至700°C。
[0016] 优选地，所述多孔碳材料为炭黑，步骤3)升温至900°C。
[0017] 经过上述氨气处理方法之后，多孔碳材料可以用作甲醛吸收剂，比如可以被填充 在蜂窝式滤网的框架中或者粘附在滤网纤维上，用于实现空气中甲醛的清除功能。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0019] 1.多孔碳材料对于甲醛的净化速率和总吸附容量均得到了增强；
[0020] 2.与传统溶液方法相比，本发明的处理方法更加简单，成本更低；
[0021] 3.多孔碳材料与甲醛的结合能力得到了增强，减少了甲醛脱附几率，有效降低了 二次污染。在经过高温氨气处理之后，在多孔碳材料的表面产生氨基及其它的含氮官能团， 这些官能团增加了吸附位点，能够增强对于甲醛的吸附性能。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明方法的总体流程图。
[0023] 图2是实施例1中活性炭与700°C氨气处理活性炭甲醛静态吸附曲线对比图。
[0024] 图3是实施例1中活性炭不同温度氨气处理甲醛静态吸附率对比图。
[0025] 图4是实施例2中炭黑与900°C氨气处理炭黑甲醛静态吸附曲线对比图。
[0026] 图5是实施例2中炭黑不同温度氨气处理甲醛静态吸附率对比图。
[0027] 图6是实施例3中处理后的活性炭颗粒填充在蜂窝结构的滤网框架内的示意图。
[0028] 图7为氨气保护和氮气保护处理的活性炭对于甲醛静态吸附率对比图。
[0029] 图8为不同升温速率处理的活性炭对于甲醛静态吸附率对比图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和 附图，对本发明做进一步说明。
[0031] 实施例1 :
[0032] 将100g商用活性炭置于管式炉中。以500毫升/分的流量通入氨气作为保护气 氛。以KTC/分的升温速率升温至700°C，并恒温3小时。之后自然冷却至室温。从管式 炉中取出样品置于真空室内进行真空脱气。图2是活性炭与700°C氨气处理活性炭甲醛静 态吸附曲线对比图。从图2中可以看出，经过该处理过程之后，活性炭对于甲醛的静态吸附 能力有了非常明显的提高。特别是在测试初始阶段，容器中残余甲醛的浓度下降非常明显。 这说明改性后的活性炭对于甲醛的吸附速率得到了很大的改善。
[0033] 图3是活性炭不同温度氨气处理甲醛静态吸附率对比图。从图3可以看出，在不 同温度下处理的活性炭样品的甲醛静态吸附率有所区别。其中，700°C是最优的处理温度。 甲醛静态吸附率从处理前的52%增加至78%。此外，700°C氨气处理之后，甲醛脱附温度从 处理前的98°C提高至108°C，有效地降低了脱附几率，减小了二次污染的可能性。
[0034] 实施例2 :
[0035] 将100g科琴黑（英文名KETJINBLACK，一种电极用炭黑材料）置于管式炉中。以