專利名稱：含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境凈化和污染物治理領(lǐng)域，尤其涉及一種含活性炭的球狀顆粒 復(fù)合材料及其制備工藝。二、 背景技術(shù)活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙，表面積巨大，每克活性 炭的表面積為500-1500平方米?；钚蕴渴且环N非極性吸附劑，具有疏水性和親 有^L物質(zhì)的性質(zhì)，它能吸附絕大部分有^L氣體，如苯類、醛酮類、醇類、烴類等 以及惡臭物質(zhì)，因此，活性炭常被用來(lái)吸附和回收有機(jī)溶劑和處理惡臭物質(zhì)。同 時(shí)由于活性炭的孔徑范圍寬，即使對(duì)一些極性吸附質(zhì)和一些特大分子的有機(jī)物 質(zhì)，仍然表現(xiàn)出它的優(yōu)良的吸附能力，如在S02、 NOx、 C12、 H2S、 C02等有 害氣體治理中，有著廣泛的用途。因此，在吸附操作中，尤其是有機(jī)物質(zhì)的吸附 處理中，活性炭是一種首選的優(yōu)良吸附劑。目前，已有活性炭產(chǎn)品在新裝飾居室、 家具內(nèi)、衛(wèi)生間、空調(diào)間、賓館、娛樂(lè)場(chǎng)所、汽車、冰箱等需要去除異味、消毒、 凈化空氣等的場(chǎng)所得到應(yīng)用，起到除臭、解毒、抑菌、防霉、除濕、凈化空氣等 作用。然而在活性發(fā)作為吸附材料的使用過(guò)程中，亦存在一些不足之處一方面，活性炭本身強(qiáng)度較低，極易掉粉末，帶來(lái)新的污染，加上活性炭的外觀為黑色，因此市售產(chǎn)品都是采用密封包裝。另一方面，作為吸附材料，活性炭在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的使用后，會(huì)處于一個(gè)吸附飽和狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境中的有害物濃度低于一定值時(shí)，活性炭中已吸附的有害物就會(huì)由于脫附而釋放出來(lái)，反而對(duì)環(huán)境造成污染。因此現(xiàn)有的活性炭吸附產(chǎn)品開封后有效使用期僅為6個(gè)月左右，重復(fù)使用效果差。三、 發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種含活性炭的球狀顆 粒復(fù)合材料及其制備工藝，以克服現(xiàn)有活性炭吸附產(chǎn)品極易掉粉末、有效使用期 短和重復(fù)使用敢果差的缺點(diǎn)。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料， 其特征在于該復(fù)合材料包括內(nèi)核粉料與外殼粉料，按質(zhì)量百分配比內(nèi)核粉料的組 成為活性炭30~70%、膨潤(rùn)土 10-60%、凹凸棒土 10-60%;按質(zhì)量百分配 比外殼粉料的組成為膨潤(rùn)土20~70%、凹凸棒土 30~80%;內(nèi)核粉料與外殼 粉料中分別含有鹽類添加劑，鹽類添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2),鹽類添加劑的加入量各占上 迷內(nèi)核和外殼粉料總質(zhì)量的1.5 ~ 8%。一種制備含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料的方法，制備步驟為第一步，稱取 占內(nèi)核粉料總質(zhì)量30 ~ 70%的活性炭、10 ~ 60%的膨潤(rùn)土、 10 ~ 60%凹凸棒土， 組成內(nèi)核4分料；并加入占內(nèi)核粉料總質(zhì)量1.5~8%的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比 組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCI2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2),混 合均勻，在圓盤式造粒機(jī)內(nèi)成型至(l)9-9.5mm的內(nèi)核；第二步，稱取占外殼粉料 總質(zhì)量20~70%的膨潤(rùn)土、 30~80%的凹凸4奉土，組成外殼粉料；并加入占外殼 粉料總質(zhì)量1.5~8%的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2)，混合均勻，制得外殼材料； 第三步，在內(nèi)核表面滾動(dòng)粘附外殼材料，并使外殼的厚度為20-50 得到復(fù) 合材料坯粒；第四步，將復(fù)合材料坯粒進(jìn)行干燥處理，最后在380 450。C保溫 燒結(jié)0.5 ~ 3小時(shí)，得到球狀顆粒復(fù)合材料。有益效果本發(fā)明的J^顆粒復(fù)合材料，包括內(nèi)核和外殼兩部分，內(nèi)核由活 性炭和礦物材料組成，外殼由礦物材料組成，在加入添加劑后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，得到 了在含活性炭的內(nèi)核材料表面包裹有多孔狀陶質(zhì)薄膜層的球狀顆粒復(fù)合材料。與 現(xiàn)有活性^^吸附產(chǎn)品相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)該復(fù)合材料表面為硬而光潔的陶質(zhì)外殼層，這種陶質(zhì)外殼不僅改善了活性炭 的外觀，使該材料可以不進(jìn)行包裝直接銷售使用，同時(shí)也保證了顆粒材料高的耐 壓性、耐磨損和耐沖擊性，使活性炭的強(qiáng)度得到提高，經(jīng)測(cè)試，本材料的抗壓強(qiáng) 度為185-210N,可有效防止活性炭碎屑、粉末的掉落。該復(fù)合材料的陶質(zhì)薄膜層外殼為多孔狀結(jié)構(gòu)，這種外殼結(jié)構(gòu)保證了活性炭的 吸附性能不受影響，經(jīng)測(cè)試，本材料吸附水后的增重率為172%-195%，高于市 售柱狀活性炭131%的增重率。在使用一段時(shí)間后，用戶可以自行采用在太陽(yáng)光下曝曬或微波爐加熱處理的 方法，對(duì)顆粒復(fù)合材料進(jìn)行脫附處理，在進(jìn)行脫附處理時(shí)，活性炭中已吸附的有 害物質(zhì)可隨高溫蒸汽通過(guò)材料表面的多孔狀外殼釋放出來(lái)，從而使材料的吸附活 性得以恢復(fù)。四具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一種含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括 內(nèi)核粉料與外殼粉料，按質(zhì)量百分配比內(nèi)核粉料的組成為活性炭30~70%、膨 潤(rùn)土 10~60%、凹凸棒土 10-60%;按質(zhì)量百分配比外殼粉料的組成為膨潤(rùn) 土 20 ~ 70%、凹凸棒土 30 ~ 80%;內(nèi)核粉料與外殼粉料中分別含有鹽類添加劑， 鹽類添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2)，鹽類添加劑的加入量各占上述內(nèi)核和外殼粉料總質(zhì)量 的1.5 ~8%。制備這種含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料的方法為第一步，稱取占內(nèi)核粉料 總質(zhì)量30~70%的活性炭、10~60%的膨潤(rùn)土、 10~60%凹凸才奉土，并加入占內(nèi) 核粉料總質(zhì)量1.5~8%的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 -1.2),混合均勻，在圓盤式造粒機(jī) 內(nèi)成型至())9 9.5mm的內(nèi)核；第二步，稱取占外殼粉料總質(zhì)量20~70%的膨潤(rùn) 土、 30~80%的凹凸棒土，并加入占外殼粉料總質(zhì)量1.5~8%的添加劑，添加劑 按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ L2):(0.8 ~ 1.2):(0.8~1.2),混合均勻，制得外殼材料；第三步，在內(nèi)核表面滾動(dòng)粘附外殼材 料，并使外殼的厚度為20-50pm，得到復(fù)合材料坯粒；第四步，將復(fù)合材料坯 粒進(jìn)行干燥處理，最后在380 450。C保溫?zé)Y(jié)0.5-3小時(shí)，得到球狀顆粒復(fù)合 材料。以下的描述是對(duì)本發(fā)明的具體說(shuō)明，不應(yīng)看做是對(duì)本發(fā)明的限定。 實(shí)施例1:(1) 按質(zhì)量百分比稱取活性炭65%、膨潤(rùn)土20%、凹凸棒土15%，加入占 前三者粉料總質(zhì)量4°/。的添加劑，添加劑按質(zhì)量比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 =0.8: 1: 1: 1.2，混合混勻，在圓盤式造粒機(jī)內(nèi)滾動(dòng)成型至令9 ~ 9.5mm的球狀顆 粒內(nèi)核。(2) 按質(zhì)量百分比稱取膨潤(rùn)土 25%、凹凸棒土 75%,加入占前二者粉料總 質(zhì)量4%的添加劑，添加劑按質(zhì)量比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2==0.8: 1: 1: 1.2，混合均勻，制得外殼材料。(3) 在制得的內(nèi)核表面滾動(dòng)粘附外殼材料，其厚度為20-50nm,得到復(fù)合 材料坯粒。(4) 制好的復(fù)合材料坯粒在自然通風(fēng)的條件下陰干48小時(shí)后，移入加熱爐 中，在420。C保溫緣結(jié)1.5小時(shí)，得到顆粒復(fù)合材料。實(shí)施例2:(1) 按質(zhì)量百分比稱取活性炭35%、膨潤(rùn)土20%、凹凸棒土45%,加入占 前三者粉料總質(zhì)量2%的添加劑，添加劑按質(zhì)量比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 =1: 1: 1: 1，混合混勻。在圓盤式造粒機(jī)內(nèi)滾動(dòng)成型至(|)9 ~ 9.5mm的球狀顆粒內(nèi)核。(2) 按質(zhì)量百分比稱取膨潤(rùn)土 65%、凹凸棒土35%,加入占前二者粉料總 質(zhì)量2%的添加劑，添加劑按質(zhì)量比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = 1.2: 1.2: 0.8: 1，混合均勻，制得外殼材料。(3) 在制得的內(nèi)核表面滾動(dòng)粘附外殼材料，其厚度為20 50nm,得到復(fù)合 材料坯粒。(4) 制好的顆粒復(fù)合材料坯粒在鼓風(fēng)千燥箱中8(TC烘干8小時(shí)，移入加熱 爐中，在440'C保溫?zé)Y(jié)1小時(shí)，得到顆粒復(fù)合材料。實(shí)施例3:(1) 按質(zhì)量百分比稱取活性炭50%、膨潤(rùn)土25%、凹凸棒土25%配料，力口 入占前三者粉料總質(zhì)量4%的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = 1:0.8:1.2:0.8,混合混勻。在圓盤式造粒機(jī)內(nèi)滾動(dòng)成型至())9 ~ 9.5mm的球狀顆粒內(nèi)核。(2) 按質(zhì)量百分比稱取膨潤(rùn)土 50%、凹凸棒土 50%配料，加入占前二者粉 料總質(zhì)量7.5%的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = 1.2: 1.2:0.8:1,混合均勻，制得外殼材料。(3) 在制得的內(nèi)核表面滾動(dòng)粘附外殼材料，其厚度為20 50pm，得到復(fù)合 材料坯粒。(4) 制好的顆粒復(fù)合材料坯粒在自然通風(fēng)的條件下陰干48小時(shí)后，移入加 執(zhí)爐中，在380。C保溫?zé)Y(jié)3小時(shí)，得到顆粒復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括內(nèi)核粉料與外殼粉料，按質(zhì)量百分配比內(nèi)核粉料的組成為活性炭30～70％、膨潤(rùn)土10～60％、凹凸棒土10～60％；按質(zhì)量百分配比外殼粉料的組成為膨潤(rùn)土20～70％、凹凸棒土30～80％；內(nèi)核粉料與外殼粉料中分別含有鹽類添加劑，鹽類添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl∶KCl∶CaCl2∶MgCl2＝(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)，鹽類添加劑的加入量各占上述內(nèi)核和外殼粉料總質(zhì)量的1.5～8％。
2、 一種制備權(quán)利要求1所述含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料的方法，其特征 在于制備步驟為第一步，稱取占內(nèi)核粉料總質(zhì)量30~70%的活性炭、10~60%的膨潤(rùn)土、 10~60%凹凸棒土，組成內(nèi)核粉料；并加入占內(nèi)核粉料總質(zhì)量1.5-8% 的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2)，混合均勻，在圓盤式造粒機(jī)內(nèi)成型 至命9-9.5mm的內(nèi)核；第二步，稱取占外殼粉料總質(zhì)量20~70%的膨潤(rùn)土、 30~80%的凹凸棒土，組成外殼粉料；并加入占外殼M總質(zhì)量1.5~8%的添加劑，添加劑按質(zhì)量配比組成為NaCl: KC1: CaCl2: MgCl2 = (0.8 ~ 1.2):(0.8 ~1.2):(0.8 ~ 1.2):(0.8 ~ 1.2),混合均勻，制得外殼材料；第三步，在內(nèi)核表面滾動(dòng)粘附外殼材料，并使外殼的厚度為20-50nm，得到復(fù)合材料坯粒；第四步，將復(fù)合材料坯粒進(jìn)行干燥處理，最后在380 450。C保溫?zé)Y(jié) 0.5-3小時(shí)，得到球狀顆粒復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含活性炭的球狀顆粒復(fù)合材料及其制備工藝，該材料由含活性炭的內(nèi)核與陶質(zhì)薄膜層外殼組成。其制備工藝是在活性炭、膨潤(rùn)土和凹凸棒土中加入添加劑，制得內(nèi)核；在膨潤(rùn)土和凹凸棒土中加入添加劑，制得外殼材料，將外殼材料粘合于內(nèi)核表面，高溫?zé)Y(jié)，得到球狀顆粒復(fù)合材料。這種含活性炭的復(fù)合材料，表面為多孔狀的陶質(zhì)薄膜層外殼，該結(jié)構(gòu)在確保活性炭吸附性能的同時(shí)，提高了材料的耐壓性、耐磨性，可防止活性炭碎屑、粉末的掉落；同時(shí)，在使用一段時(shí)間后，用戶可自行對(duì)材料進(jìn)行脫附處理，恢復(fù)材料的吸附活性。該顆粒復(fù)合材料可應(yīng)用于有毒、有害氣體的吸附去除。
文檔編號(hào)B01J20/20GK101327423SQ20081002097
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者儲(chǔ)成林, 吳玉玲, 林萍華, 盛曉波, 董寅生, 超 郭 申請(qǐng)人:東南大學(xué)