一种无外加多孔基材的空气净化滤料的制作方法

1.本发明涉及空气净化材料，尤其涉及一种无外加多孔基材的空气净化滤料。


背景技术：

2.现代社会，环境保护已经可以直接影响到人类的生存了。环境污染给人类生命健康安全带来很多隐患，人们越来越重视生活质量，尤其是空气污染严重的城市，空气净化器已经成为人们生活的必需品。现有技术中，活性炭因为其疏松多孔强吸附性能，无论是水过滤还是空气过滤领域斗都发挥重要作用。美国专利“us2967587 process and apparatus for dry-process adsorption of hydrogen sulfide from coke-oven gases”中，利用活性炭在有氧条件下能将硫化氢氧化成单质硫，从而增大了活性炭的吸附容量，并且在反应中加入氨或硅酸以起到催化作用；美国专利“us20150182945a1 dry-scrubbing media compositions and methods of production and use”中，将活性氧化铝，氧化镁和活性炭在水中混合并通过模具挤出混合物以形成具有长开口通道的基材或蜂窝结构体，在提高了结构强度的同时，大幅度得提高了吸附效率。但由于活性炭的吸附机理为物理吸附，无法彻底去除有毒有害恶臭气体，并且活性炭是易燃品，不适于用作会放热的氧化反应型的化学吸附过程的基材。为此，以无毒无害的多孔材料(如活性氧化铝等)为基材的有害气体去除介质成为了技术开发的重点。
3.上述的现有技术中都需要大量采用多孔基材，制造成本较高。相应的空气净化滤料的制备工艺较复杂，不同生产批次的性能一致性较差。


技术实现要素：

4.所要解决的问题：针对以上问题，本发明提供一种只使用了强氧化剂的水溶液和胶凝材料，生产工艺简单、性能的稳定性高、成本低廉，适宜进行大规模地工业化生产。
5.技术方案
6.一种无外加多孔基材的空气净化滤料，包括以下物料按照重量份数组成：由100-105份的强氧化剂、195-205份的水以及650～820份的胶凝材料，具有孔隙结构的胶凝材料改性成分0～120份所组成。
7.更进一步的，所述的胶凝材料为水泥。
8.更进一步的，所述的水泥选自硅酸盐水泥或铝酸盐水泥中的一种或几种。优先铝酸盐水泥。
9.更进一步的，具有孔隙结构的胶凝材料改性成分为轻质碳酸钙、硅藻土、硅灰和沸石粉中的一种或几种。具有孔隙结构的胶凝材料改性成分的比表面积≥1m2/g。
10.更进一步的，所述的强氧化剂为水溶性强氧化剂，所述的水溶性强氧化剂为高锰酸钠、高锰酸钾、次氯酸钠。优选高锰酸钾。
11.更进一步的，一种无外加多孔基材的空气净化滤料包括胶凝材料：760份，高锰酸钾：101.8份，水：198份，40份的硅灰。
12.胶凝材料：720份，高锰酸钾：101.8份，水：198份，80份的硅灰。胶凝材料：680份，高锰酸钾：101.8份，水：198份，120份的硅灰。
13.有益效果：
14.本发明提供的方案只使用了强氧化剂的水溶液和胶凝材料，没有添加多孔结构生产工艺简单、性能的稳定性高、成本低廉，适宜进行大规模地工业化生产。在单独加胶凝材料水泥的情况下，抗压性和造粒比就很好，优于现有技术，添加硅灰和硅藻土后净化空气效果有明显提升。该方案中胶凝材料尤其是水泥价格便宜，容易获得，在建筑材料中广泛适用，具有一定的强度，本技术方案获得的产品具有大规模应用在工厂等其他大面积空气净化需求的场合。在保障胶凝材料强度的情况下，具有成为新型建筑材料的前景。
具体实施方式
15.实施例1
16.一种无外加多孔基材的空气净化滤料的制备方法，参照《cn201910547521.1-一种有害气体去除介质及其制备方法》中的实施例7的制备方法。
17.1)将掺有具有孔隙结构的胶凝材料改性成分与普通硅酸盐水泥(具体品种：p.o 42.5)共800g预先通过粉体混合机进行充分混合，再加入到不断旋转的造粒圆盘中；造粒圆盘的倾角30
°
，转速40rpm，同时将27.6wt％浓度的高锰酸钠水溶液300ml(369g)喷射到上述混合物上；高锰酸钠溶液的喷射采用计量泵喷射，喷射速度为20ml/min；
18.2)待上述混合物成为颗粒直径为4～6mm时，停止圆盘造粒与喷射工作，将颗粒取出；
19.3)对造粒后的颗粒进行称重，并计算造粒比例；
20.4)将步骤得到的颗粒室温静置12h，再高温110℃固化1.8h，至固体颗粒的含水量为17％，即得到含10wt％高锰酸钠有害气体去除介质；
21.5)对第4)步骤所得的颗粒，采用单颗粒抗压强度测定仪对颗粒的抗压强度(单位：n/粒)进行测试，抗压强度的数值为该实施例的20个颗粒抗压测试的平均值。
22.实施例2～13
23.另外，采用实施例1的方法，实施例2～13添加具有孔隙结构的胶凝改性成分(以下简称改性材料)，成分占比(改性成分占胶凝材料和改性成分的总重量比)不同，具体的实施例信息如表-1所示。
24.其中所述的改性成分所采用轻质碳酸钙、硅藻土、硅灰、沸石粉均为400目。
25.表-1具体的实施例信息
[0026][0027][0028]
各实施例的造粒比例、颗粒抗压强度分别如表-2和表-3所示。
[0029]
表-2各实施例的造粒比例
[0030]
实施例原料重量(g)造粒重量(g)造粒比例(％)实施例1116998484.2实施例2116996782.7实施例3116996082.1实施例4116995681.8实施例5116994580.9实施例6116994080.4实施例7116993680.1实施例8116998984.6实施例91169100485.9实施例101169100786.1实施例11116994480.8
实施例12116994180.5实施例13116993980.3
[0031]
表-3各实验组的颗粒抗压强度
[0032]
实施例抗压强度(n/粒)实施例148.7实施例250.2实施例352.1实施例446.6实施例540.8实施例644.3实施例738.9实施例851.3实施例953.0实施例1053.6实施例1141.0实施例1243.9实施例1339.7
[0033]
碳酸钙和硅灰，对于普通硅酸盐水泥，均具有填充效应，提高了水泥的密实度，从而提高了颗粒的抗压强度；而且硅灰还可以与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成水化硅酸钙(c-s-h)胶凝，进一步提高水泥的强度和粘度，从而提高了颗粒的抗压强度和造粒比例。
[0034]
硅藻土、沸石粉的孔隙率大、比表面积大，作为普通硅酸盐水泥的改性成分，会造成水泥的孔隙率上升，从而降低了颗粒的抗压强度。
[0035]
由上可知，具有孔隙结构的水泥改性成分的添加量，优选5wt％、10wt％和15wt％的硅灰，硅灰添加量的最优比例为15wt％。该比例为改性成分占胶凝材料和改性成分的总重量比。上述实施例对应的成本比例为：
[0036]
实施例8：胶凝材料：760份，高锰酸钾：101.8份，水：198份，40份的硅灰。
[0037]
实施例9：胶凝材料：720份，高锰酸钾：101.8份，水：198份，80份的硅灰。实施例10：：胶凝材料：680份，高锰酸钾：101.8份，水：198份，120份的硅灰。
[0038]
实施例14
[0039]
采用15wt％的400目的硅灰和85wt％的铝酸盐水泥(具体牌号：ca-50)共800g作为材料的制作方法，制成实施例14。实施例14的造粒比例和颗粒抗压强度分别如表-4和表-5所示。
[0040]
表-4实施例14的造粒比例
[0041]
实施例原料重量(g)造粒重量(g)造粒比例(％)实施例141169100986.3
[0042]
表-5实施例14的颗粒抗压强度
[0043]
实施例抗压强度(n/粒)实施例1453.8
[0044]
性能对比部分
[0045]
采用美国purafil公司的odoroxidant sp滤料作为对比例，该滤料为市场上净化效果最好的高锰酸盐类滤料之一，采用元素分析测得该滤料中高锰酸盐的含量为16％。采用中国专利“cn200380104041.5高容量固体过滤介质”中，所提及的有害气体去除介质的容量测定的标准加速测试方法：
[0046]
由于低浓度污染的空气供给，过滤介质的测试通常需要花费较长时间以获得结果，下面方法提供了介质吸附容量的加速实验，即将介质暴露于高浓度的污染气体下进行测试。
[0047]
以硫化氢吸附实验为例，测试过程是在流动系统中进行。将已知体积的介质放置在吸附管中并在调节的、湿润清洁的空气体系中暴露于已知浓度为1vol.％的污染物气体。校准气流以提供1450
±
20ml/min的总流速。对于每升每分钟的空气流，每个过滤床应包含至少300ml的介质。去除能力的计算方法是50份每百万(ppm)的透过下，从每体积(立方厘米)的空气流中除去的污染物的数量(克)。
[0048]
填充介质的吸附管应布置成空气和硫化氢的混合气体从管的底部进入，流过玻璃棉或珠粒，流过过滤介质，然后通过气体分析器进行分析。在开始分析样品前，应检查和排除气体系统中的泄漏。一旦准备就位，就开始混合气体的流动，记录时间，直到通过气体分析仪观察到50ppm的透过，再次记录时间。优选使用具有可变量程读数的气体分析仪，具有特定或多种气体能力。从上述分析得到的数据将使用以下公式得到所测介质的气体容量：
[0049]
气体容量(gm/cc)＝k
×
10-5
×c×f×
t/v
[0050]
其中对于h2s，常数k＝1.52；c为空气流中供给气体的浓度，vol.％；f为总流量，cc/min；t为达到50ppm的时间，min；v为吸附管介质塔的体积，cc(cm3)。本发明所用的气体分析仪是固定式五合一气体检测报警仪mic-600。测试结果如表-6所示。
[0051]
表-6有害气体去除介质实验组的测试结果
[0052]
编号高锰酸钠含量(wt％)吸附容量(10-3
g/cm3)实施例81010.1实施例91010.3实施例101010.6实施例111010.4对比例169.5
[0053]
有上表可知，本发明技术方案所得到的空气净化效果较现有技术有较大改进。