一种空气净化用复合吸附剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及新材料领域，具体为一种空气净化用复合吸附剂及其制备方法。


背景技术：

2.吸烟产生的烟雾中常伴随又含金属砷、汞、镉、镍等，吸烟室中会长久的通风，在炎热的夏天，蚊蚊众多，通风的吸烟室无疑给了蚊虫栖息的场所，而吸烟室使用的专门吸附烟雾中的重金属的空气净化吸附剂，如果可以在具备这种高效吸附能力的同时，还具备驱蚊效果，将会非常实用。研究制备这种空气净化吸附剂是非常有发展前景的。因此制备一种具驱蚊效果的空气净化用复合吸附剂是非常有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种空气净化用复合吸附剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供如下技术方案：一种空气净化用复合吸附剂，其特征在于，
5.空气净化用复合吸附剂的工艺流程为：
6.碳质原料球磨，压制成型，第一次活化，活性炭改性，第二次活化，炭化，驱蚊液制备，制得成品。
7.优选的，包括以下具体步骤：
8.(1)将碳质材料置于球磨机中进行球磨，球磨时间为1.5～3h，过100目筛；
9.(2)过筛后的碳质材料加入煤焦油，搅拌均匀后压制成型；
10.(3)将成型的碳质材料以水蒸气为活化剂进行第一次活化；
11.(4)配置6mol/l的盐酸溶液，将第一次活化后的碳质材料置于锥形瓶中，加入盐酸，放入恒温水浴锅中匀速振荡，震荡时间为3～6h，完成后取出碳质材料静置30min，用蒸馏水充分洗涤至浸渍液呈性；
12.(5)将改性后的碳质材料以混合气为活化剂进行第二次活化；
13.(6)将第二次活化后的碳质材料进行炭化，制得活性炭；
14.(7)向标准蛋白质水溶液中加入羟哌酯，蛋白质水溶液与羟哌酯体积比为2：1，将混合溶液进行机械搅拌发泡处理，制得自制驱蚊液；
15.(8)将步骤(6)得到的活性炭浸泡在自制驱蚊液中，进行两次升温后，待溶液蒸干后自然冷却，制得成品。
16.优选的，上述步骤(2)中：煤焦油与碳质材料的质量比为1：8。
17.优选的，上述步骤(3)中：第一次活化条件为升温速度为7～12℃/min，加热至750～800℃，活化时间为3～5h。
18.优选的，上述步骤(4)中：盐酸和碳质材料的质量比为4：1。
19.优选的，上述步骤(5)中：混合气为二氧化碳和硫化氢混合气；第二次活化条件为
升温速度为7～12℃/min，加热至850～900℃，活化时间为3～5h。
20.优选的，上述步骤(6)中：炭化条件为升温速度为3～6℃/min，加热至700～900℃，炭化时间为1～2h。
21.优选的，上述步骤(8)中：第一次升温至80～100℃，保温5～10min后，再次升温至120～150℃，保温5～8h。
22.本发明第二方面，空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于，所述空气净化用复合吸附剂的制备方法制得的复合吸附剂括以下重量份数的原料：40～80份碳质材料、5～10份煤焦油、20～40份标准蛋白质水溶液、10～20份羟哌酯、40～80份混合气。
23.优选的，上述混合气为二氧化碳和硫化氢混合气。
24.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
25.将碳质原料粉碎后进行球磨，过筛得到超细粉质的碳质材料后，加入煤焦油为粘结剂进行成型，成型后将活性炭原料，以水为活化剂进行第一次活化；活化后使用盐酸将活性炭进行改性，将改性后的活性炭，以自制混合气为活化剂进行第二次活化；第二次活化后进行炭化；水蒸气和碳材料内部的碳原子与水蒸气结合以一氧化碳和氢气的形式溢出，在成型的碳材质表面形成孔隙，增大比表面积，使得盐酸改性活性炭时仅在活性炭表面，使表面官能团发生变化，增加表面含氧官能团，增强活性炭吸附金属离子的能力；第二次活化时，混合气作为活化剂进入碳结构内部，进一步将不稳定的碳原子以一氧化碳和二氧化碳的形式脱除，留下孔隙的同时，还与盐酸反应除去盐酸，重新形成碳质沉积在活性炭空隙中，再经过炭化后大孔减少，微孔增加，形成微孔孔隙率较高且吸附金属离子能力较强的活性炭。
26.炭化后将活性炭浸于自制驱蚊液中再次加热；羟哌酯是一种高效持久的驱蚊剂，将羟哌酯加入蛋白质水溶液中，经过机械搅拌发泡后，形成致密的泡沫浆料将羟哌酯包裹，制得自制驱蚊液；将活性炭浸于自制驱蚊剂中，升温至蛋白质变性且泡沫破碎释放羟哌酯于活性炭表面及缝隙中，再次升温，保证在活性炭表面破碎的泡沫形成的膜全部破碎，破碎的蛋白质形成粘膜粘结在活性炭和羟哌酯表面，既使活性炭具备驱蚊效果，同时达到缓释的效果，延长驱蚊时间，蛋白质形成粘膜还会包覆活性炭，不会造成活性炭的损耗，改进了活性炭掉浮灰的现象。
27.第二次活化时通入的混合气为二氧化碳和硫化氢混合气，二氧化碳对于氯气有吸附性能，第二次活化时二氧化碳在做为活化剂去除盐酸时会产生氯气和碳，这些氯气如果再次被活性炭吸附会对活性炭的吸附性能造成影响；通入二氧化碳和硫化氢混合气，产生的氯气会先与硫化氢进行反应，防止氯气被活性炭吸收，在活性炭表面生成的硫、碳混合沉淀，在后续炭化中会将硫去除，硫沉淀处再次形成微孔，增加活性炭孔隙率。
具体实施方式
28.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.一种空气净化用复合吸附剂，其特征在于，
30.空气净化用复合吸附剂的工艺流程为：
31.碳质原料球磨，压制成型，第一次活化，活性炭改性，第二次活化，炭化，驱蚊液制备，制得成品。
32.优选的，包括以下具体步骤：
33.(1)将碳质材料置于球磨机中进行球磨，球磨时间为1.5～3h，过100目筛；
34.(2)过筛后的碳质材料加入煤焦油，搅拌均匀后压制成型；
35.(3)将成型的碳质材料以水蒸气为活化剂进行第一次活化；
36.(4)配置6mol/l的盐酸溶液，将第一次活化后的碳质材料置于锥形瓶中，加入盐酸，放入恒温水浴锅中匀速振荡，震荡时间为3～6h，完成后取出碳质材料静置30min，用蒸馏水充分洗涤至浸渍液呈性；
37.(5)将改性后的碳质材料以混合气为活化剂进行第二次活化；
38.(6)将第二次活化后的碳质材料进行炭化，制得活性炭；
39.(7)向标准蛋白质水溶液中加入羟哌酯，蛋白质水溶液与羟哌酯体积比为2：1，将混合溶液进行机械搅拌发泡处理，制得自制驱蚊液；
40.(8)将步骤(6)得到的活性炭浸泡在自制驱蚊液中，进行两次升温后，待溶液蒸干后自然冷却，制得成品。
41.优选的，上述步骤(2)中：煤焦油与碳质材料的质量比为1：8。
42.优选的，上述步骤(3)中：第一次活化条件为升温速度为7～12℃/min，加热至750～800℃，活化时间为3～5h。
43.优选的，上述步骤(4)中：盐酸和碳质材料的质量比为4：1。
44.优选的，上述步骤(5)中：混合气为二氧化碳和硫化氢混合气；第二次活化条件为升温速度为7～12℃/min，加热至850～900℃，活化时间为3～5h。
45.优选的，上述步骤(6)中：炭化条件为升温速度为3～6℃/min，加热至700～900℃，炭化时间为1～2h。
46.优选的，上述步骤(8)中：第一次升温至80～100℃，保温5～10min后，再次升温至120～150℃，保温5～8h。
47.本发明第二方面，空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于，所述空气净化用复合吸附剂的制备方法制得的复合吸附剂括以下重量份数的原料：40～80份碳质材料、5～10份煤焦油、20～40份标准蛋白质水溶液、10～20份羟哌酯、40～80份混合气。
48.优选的，上述混合气为二氧化碳和硫化氢混合气。
49.实施例1：空气净化用复合吸附剂一：
50.一种空气净化用复合吸附剂，该吸附剂组分以重量份计：
51.碳质材料重量分数为40份、煤焦油重量分数为5份、标准蛋白质水溶液重量分数为20份、羟哌酯重量分数为10份、混合气重量分数为40份。
52.该吸附剂的制备方法如下：
53.(1)将重量分数为40份的碳质材料置于球磨机中进行球磨，球磨时间为1.5h，过100目筛；
54.(2)过筛后的碳质材料加入煤焦油，煤焦油与碳质材料的质量比为1：8，搅拌均匀后压制成型；
55.(3)将成型的碳质材料以水蒸气为活化剂进行第一次活化，升温速度为7℃/min，加热至750℃，活化时间为3h；
56.(4)配置6mol/l的盐酸溶液，将第一次活化后的碳质材料置于锥形瓶中，加入盐酸，盐酸和碳质材料的质量比为4：1，放入恒温水浴锅中匀速振荡，震荡时间为3h，完成后取出碳质材料静置30min，用蒸馏水充分洗涤至浸渍液呈性；
57.(5)将改性后的碳质材料以混合气为活化剂进行第二次活化，升温速度为7℃/min，加热至850℃，活化时间为3h；
58.(6)将第二次活化后的碳质材料进行炭化，升温速度为3℃/min，加热至700℃，炭化时间为1h，制得活性炭；
59.(7)向标准蛋白质水溶液中加入羟哌酯，蛋白质水溶液与羟哌酯体积比为2：1，将混合溶液进行机械搅拌发泡处理，制得自制驱蚊液；
60.(8)将步骤(6)得到的活性炭浸泡在自制驱蚊液中，进行两次升温，第一次升温至80℃，保温5min后，再次升温至120℃，保温5h，待溶液蒸干后自然冷却，制得成品。
61.实施例2：空气净化用复合吸附剂二：
62.一种空气净化用复合吸附剂，该吸附剂组分以重量份计：
63.碳质材料重量分数为80份、煤焦油重量分数为10份、标准蛋白质水溶液重量分数为40份、羟哌酯重量分数为20份、混合气重量分数为80份。
64.该吸附剂的制备方法如下：
65.(1)将重量分数为80份的碳质材料置于球磨机中进行球磨，球磨时间为3h，过100目筛；
66.(2)过筛后的碳质材料加入煤焦油，煤焦油与碳质材料的质量比为1：8，搅拌均匀后压制成型；
67.(3)将成型的碳质材料以水蒸气为活化剂进行第一次活化，升温速度为10℃/min，加热至800℃，活化时间为3h；
68.(4)配置6mol/l的盐酸溶液，将第一次活化后的碳质材料置于锥形瓶中，加入盐酸，盐酸和碳质材料的质量比为4：1，放入恒温水浴锅中匀速振荡，震荡时间为3h，完成后取出碳质材料静置30min，用蒸馏水充分洗涤至浸渍液呈性；
69.(5)将改性后的碳质材料以混合气为活化剂进行第二次活化，升温速度为12℃/min，加热至900℃，活化时间为5h；
70.(6)将第二次活化后的碳质材料进行炭化，升温速度为5℃/min，加热至700℃，炭化时间为1h，制得活性炭；
71.(7)向标准蛋白质水溶液中加入羟哌酯，蛋白质水溶液与羟哌酯体积比为2：1，将混合溶液进行机械搅拌发泡处理，制得自制驱蚊液；
72.(8)将步骤(6)得到的活性炭浸泡在自制驱蚊液中，进行两次升温，第一次升温至100℃，保温10min后，再次升温至150℃，保温8h，待溶液蒸干后自然冷却，制得成品。
73.对比例1
74.对比例1的处方组成同实施例1。该空气净化用复合吸附剂的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(3)的处理，将步骤(4)修改为：配置6mol/l的盐酸溶液，将压制成型后的碳质材料置于锥形瓶中，加入盐酸，盐酸和碳质材料的质量比为4：1，放入恒温水浴
锅中匀速振荡，震荡时间为3h，完成后取出碳质材料静置30min，用蒸馏水充分洗涤至浸渍液呈性。其余制备步骤同实施例1。
75.对比例2
76.对比例2的处方组成同实施例1。该空气净化用复合吸附剂的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(7)的制备，将步骤(8)修改为：将步骤(6)得到的活性炭浸泡在羟哌酯溶液中，进行两次升温，第一次升温至80℃，保温5min后，再次升温至120℃，保温5h，待溶液蒸干后自然冷却，制得成品。其余制备步骤同实施例1。
77.对比例3
78.对比例3的处方组成同实施例1。该空气净化用复合吸附剂的制备方法与实施例1的区别仅在于步骤(5)的不同，将步骤(9)修改为：将改性后的碳质材料以二氧化碳为活化剂进行第二次活化，升温速度为7℃/min，加热至850℃，活化时间为3h。其余制备步骤同实施例1。
79.试验例1
80.1、试验方法
81.实施例1与对比例1、3为对照试验，分别测量比表面积，进行对比。
82.2、试验结果
83.实施例1与对比例1、3比表面积对比。
84.表1复合吸附剂的比表面积
[0085] 比表面积(m2/g)实施例12508对比例11964对比例32155
[0086]
通过实施例1与对比例1、3比表面积进行对比，可以明显发现实施例1制备的复合吸附剂的比表面积较高，而对比例1与对比利3比表面积较低，比表面积越大吸附能力越强，预示着本发明制备的空气净化用复合吸附剂具备优异的吸附能力。
[0087]
试验例2
[0088]
1、试验方法
[0089]
实施例1与对比例2为对照试验，分别在吸烟室进行驱蚊效果测试进行对比，初始吸烟室具有30只蚊子，对比30min后剩余的蚊子数量。
[0090]
2、试验结果
[0091]
实施例1与对比例2驱蚊效果对比
[0092]
表2驱蚊数量
[0093] 30min前蚊子数量(只)30min后蚊子数量(只)实施例1300对比例23012
[0094]
通过实施例1与对比例2驱蚊能力对比，可以明显发现实施例1制备的复合吸附剂驱蚊能力较强，说明实施例1制备工艺得到的复合吸附剂具有较强的吸附能力，同时不会造成活性炭的损耗，改进了活性炭掉浮灰的现象，预示着本发明制备的空气净化用复合吸附剂吸附能力优异的同时，还具备较强的驱蚊能力。
[0095]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于，制备空气净化用复合吸附剂的工艺流程为：碳质原料球磨，压制成型，第一次活化，活性炭改性，第二次活化，炭化，驱蚊液制备，制得成品。2.根据权利要求1所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)将碳质材料置于球磨机中进行球磨，球磨时间为1.5～3h，过100目筛；(2)过筛后的碳质材料加入煤焦油，搅拌均匀后压制成型；(3)将成型的碳质材料以水蒸气为活化剂进行第一次活化；(4)配置6mol/l的盐酸溶液，将第一次活化后的碳质材料置于锥形瓶中，加入盐酸，放入恒温水浴锅中匀速振荡，震荡时间为3～6h，完成后取出碳质材料静置30min，用蒸馏水充分洗涤至浸渍液呈性；(5)将改性后的碳质材料以混合气为活化剂进行第二次活化；(6)将第二次活化后的碳质材料进行炭化，制得活性炭；(7)向标准蛋白质水溶液中加入羟哌酯，蛋白质水溶液与羟哌酯体积比为2：1，将混合溶液进行机械搅拌发泡处理，制得自制驱蚊液；(8)将步骤(6)得到的活性炭浸泡在自制驱蚊液中，进行两次升温后，待溶液蒸干后自然冷却，制得成品。3.根据权利要求2所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中：煤焦油与碳质材料的质量比为1：8。4.根据权利要求2所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于：上述步骤(3)中：第一次活化条件为升温速度为7～12℃/min，加热至750～800℃，活化时间为3～5h。5.根据权利要求2所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于：上述步骤(4)中：盐酸和碳质材料的质量比为4：1。6.根据权利要求2所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于：上述步骤(5)中：混合气为二氧化碳和硫化氢混合气；第二次活化条件为升温速度为7～12℃/min，加热至850～900℃，活化时间为3～5h。7.根据权利要求2所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于：上述步骤(6)中：炭化条件为升温速度为3～6℃/min，加热至700～900℃，炭化时间为1～2h。8.根据权利要求2所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于：上述步骤(8)中：第一次升温至80～100℃，保温5～10min后，再次升温至120～150℃，保温5～8h。9.根据权利要求1所述的一种空气净化用复合吸附剂的制备方法，其特征在于，所述空气净化用复合吸附剂的制备方法制得的复合吸附剂括以下重量份数的原料：40～80份碳质材料、5～10份煤焦油、20～40份标准蛋白质水溶液、10～20份羟哌酯、40～80份混合气。10.根据权利要求9所述的一种空气净化用复合吸附剂，其特征在于：所述混合气为二氧化碳和硫化氢混合气。
技术总结
本发明公开了一种空气净化用复合吸附剂及其制备方法，将球磨、过筛、成型后的碳质材料进行第一次活化，在成型的碳材质表面形成孔隙；活化后使用盐酸将活性炭进行改性，使表面官能团发生变化，增加表面含氧官能团，增强活性炭吸附金属离子的能力；第二次活化时使用二氧化碳和硫化氢混合气做为活化剂，除去盐酸的同时，产生的氯气还会先与硫化氢进行反应，重新形成碳、硫沉积在活性炭空隙中，在后续炭化中会将硫去除，硫沉淀处再次形成微孔，增加活性炭孔隙率；炭化后的活性炭浸于自制驱蚊液中再次加热，使活性炭具备驱蚊效果，同时达到缓释的效果，延长驱蚊时间，还改进了活性炭掉浮灰的现象。灰的现象。


技术研发人员：王晋芳
受保护的技术使用者：王晋芳
技术研发日：2021.03.02
技术公布日：2021/6/29