CN118162099A - 一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法 - Google Patents
一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118162099A CN118162099A CN202410354585.0A CN202410354585A CN118162099A CN 118162099 A CN118162099 A CN 118162099A CN 202410354585 A CN202410354585 A CN 202410354585A CN 118162099 A CN118162099 A CN 118162099A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- purification material
- air purification
- harmful gases
- eliminating
- material capable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 238000004887 air purification Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 40
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 15
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 7
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 7
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims description 7
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 6
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 70
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 33
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 33
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 101001121408 Homo sapiens L-amino-acid oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102100026388 L-amino-acid oxidase Human genes 0.000 description 1
- 101100233916 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) KAR5 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
- B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28016—Particle form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
- B01D2257/202—Single element halogens
- B01D2257/2025—Chlorine
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/302—Sulfur oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/304—Hydrogen sulfide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本申请提供一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法，采用30～50％的活性炭、15～35％的活性氧化铝、5～10％的氧化镁、10～15％的粘结剂、5～20％的造孔剂、5～10％的Na2S2O3水溶液，经Na2S2O3溶液淋洗造粒、一定条件下煅烧以及Na2S2O3水溶液浸渍烘干后得到空气净化材料，经测试具有良好的NO2、SO2、H2S以及Cl2等酸性气体的吸附效果，且吸附后与酸性气体产生化学反应，能够彻底清除特定环境中内的酸性气体，适用于封闭或半封闭环境中酸性气体吸附，有助提升和稳定半导体、芯片等产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化材料制备技术领域，特别涉及一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法。
背景技术
社会进步在加快，高精尖产品不断出现，而且用量越来越大，比如半导体、芯片、高端新材料等，但是这些高精尖产品的生产和存储环境大都具有苛刻要求，需要洁净的气体环境，要求降低甚至消除空气中的某些有害气体，尤其是酸性气体。吸附净化是一种很好的空气净化技术，其中，活性炭是一种很好的净化空气的吸附材料，吸附效率高，可以快速吸附空气中的有害气体，但是活性炭选择吸附性较低，且属于物理吸附，不能消除有害气体，一旦环境温度升高，吸附的有害气体很容易释放挥发到空气中，再次污染空气，而且活性炭吸附同样易受环境湿度的影响，在潮湿的环境下吸附能力会下降。而化学吸附是一种有别于物理吸附的方式，它可以有选择的吸附空气中的有害气体，与有害气体发生化学反应，不会再次向空气中释放有害气体，所以是一种稳定的有效的空气净化方法，但是化学吸附效率低，故如何将物理吸附与化学吸附有效的结合，发挥两者的优势，满足当前人们对空气净化材料的多功能需求，成为当前空气净化材料的研究热点。
发明内容
鉴于以上问题，本申请旨在提供一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法，既可快速净化空气，又对空气中酸性气体有较强的吸附及处理能力，可以应用于半导体、芯片等产品制造或存储过程中封闭环境的空气净化。
第一方面，本申请提供一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，所述空气净化材料按质量百分比计包括以下组分：30～50％的活性炭、15～35％的活性氧化铝、5～10％的氧化镁、10～15％的粘结剂、5～20％的造孔剂、5～10％的Na2S2O3水溶液，其中所述Na2S2O3水溶液的浓度为250g/L。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述活性炭的比表面积为1000～1200m2/g。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述活性氧化铝的比表面积为300～400m2/g。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述氧化镁的比表面积为4～5m2/g。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述活性氧化铝的晶型为γ型，具体的，氧化铝具有多种晶型，包括α型氧化铝、γ型氧化铝、β型氧化铝等，其中β型氧化铝活性太高，而α型氧化铝结构稳定，活性较低，不宜用做吸附材料，故选择活性适中的γ型氧化铝。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述造孔剂为NaHCO3、K2CO3、K2C2O4、(NH4)2CO3、NH4HCO3或CH3COONH4中的一种或几种。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述粘结剂为高岭土、黏土、沸石、膨润土或硅胶中的一种或几种。
具体的，此类粘结剂在发挥粘结作用的同时，还便于在造孔剂的作用下形成多孔结构，从而增大孔隙率，提高空气净化材料的比表面积。
第二方面，一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
首先，研磨混合所述活性炭、所述活性氧化铝、所述氧化镁、所述造孔剂、所述粘结剂，得到混合料；
然后，对所述混合料进行造粒，得到第一净化材料，其中，在所述造粒过程中，将所述Na2S2O3水溶液全部喷淋到所述混合料；
然后，煅烧所述第一净化材料，得到第二净化材料；
然后，浸渍所述第二净化材料，得到第三净化材料；
然后，烘干所述第三净化材料，得到所述空气净化材料。
具体的，在氮气环境下煅烧所述第一净化材料，主要是为了避免活性炭在高温下与氧气反应，分解消失；浸渍所述第二净化材料的溶液为Na2S2O3水溶液。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述煅烧的温度为500～650℃。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述煅烧的时间为2～4h。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述造粒的时间为2h。
具体的，采用圆盘造粒机进行造粒，圆盘造粒机转速为15～90r/min，造粒时间越长，颗粒越大，但较大尺寸的颗粒在后续的煅烧气体释放过程中不利于孔隙的形成，而且相同体积的空气净化材料，颗粒尺寸越大，空气净化材料的比表面积呈下降趋势，所以在确定空气净化材料的组分后，仍需要研究确定出合适的造粒及煅烧工艺。
综上，本申请公开有一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法，基于上述方案产生的有益效果是：
本申请采用30～50％的活性炭、15～35％的活性氧化铝、5～10％的氧化镁、10～15％的粘结剂、5～20％的造孔剂、5～10％的Na2S2O3水溶液，经Na2S2O3水溶液喷淋造粒、一定条件下煅烧以及Na2S2O3水溶液浸渍烘干后得到空气净化材料，经测试具有良好的NO2、SO2、H2S以及Cl2等酸性气体的吸附效果，且吸附后与酸性气体产生化学反应，能够彻底清除特定环境中内的酸性气体，适用于封闭或半封闭环境中酸性气体吸附，有助提升和稳定产品质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本申请实施例1空气净化材料内部的三维结构示意图。
图2为本申请实施例1空气净化材料的颗粒尺寸分布图。
图3为本申请实施例1空气净化材料内部吸附球团的三维结构示意图。
图4为本申请实施例1空气净化材料内部吸附球团的孔径分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。下面参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，按质量百分比计，称取50％的活性炭、20％的活性氧化铝、5％的氧化镁、10％的造孔剂、10％的粘结剂以及5％的Na2S2O3水溶液。
其中，活性碳的比表面积为1000～1200m2/g；氧化镁的比表面积为4～5m2/g；活性氧化铝为γ型氧化铝，比表面积为300～400m2/g，粒径为100～200μm。
优选的造孔剂为NaHCO3。
优选的粘结剂为高岭土。
Na2S2O3水溶液的浓度为250g/L，优选的采用超纯水配置Na2S2O3水溶液。
进一步的，空气净化材料的制备方法包括以下步骤：
将活性炭、活性氧化铝、氧化镁、造孔剂、粘结剂置于球磨机中进行研磨混合2h，得到混合料，具体的，球磨机的转速为400r/min，以保证各组分能够混合分散更均匀；
将所述混合料置于圆盘式造粒机中进行造粒，并在造粒过程中将5％的Na2S2O3水溶液全部喷淋到混合料，造粒结束后，得到第一净化材料，其中，造粒的时间为2h，圆盘式造粒机的转速为15～90r/min；
将所述第一净化材料置于氮气环境下中进行煅烧，得到第二净化材料，其中，煅烧的温度为650℃，煅烧的时间为4h；
另取足够的Na2S2O3水溶液，将第二净化材料放入Na2S2O3水溶液中浸渍，得到第三净化材料，具体的，浸渍时间为30min；
烘干第三净化材料，得到空气净化材料。
需要说明的是，浸渍所使用的Na2S2O3水溶液以没过第二净化材料为宜。
实施例2
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为45％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，而造孔剂为K2CO3，粘结剂为黏土，煅烧的温度为550℃，煅烧的时间为2h。
实施例3
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为40％，活性氧化铝的质量百分比为25％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，而造孔剂为K2C2O4，粘结剂为沸石，煅烧的时间为3h。
实施例4
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为35％，活性氧化铝的质量百分比为30％，粘结剂的质量百分比为15％，而造孔剂为(NH4)2CO3，粘结剂为膨润土，煅烧的温度为500℃。
实施例5
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为30％，活性氧化铝的质量百分比为35％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，而造孔剂为NH4HCO3，粘结剂为黏土、膨润土的混合物。
实施例6
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为45％，氧化镁的质量百分比为10％，造孔剂的质量百分比为5％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，而造孔剂为CH3COONH4，粘结剂为黏土、沸石、膨润土的混合物，煅烧的温度为550℃，煅烧的时间为2h。
实施例7
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为45％，活性氧化铝的质量百分比为15％，造孔剂的质量百分比为15％，粘结剂的质量百分比为15％，而造孔剂为NaHCO3、K2CO3的混合物，粘结剂为黏土、沸石、膨润土的混合物，煅烧的时间为3h。
实施例8
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为40％，活性氧化铝的质量百分比为15％，造孔剂的质量百分比为20％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，而造孔剂为NaHCO3、K2CO3、NH4HCO3、CH3COONH4的混合物，粘结剂为黏土、沸石、膨润土的混合物。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为25％，氧化镁的质量百分比为0％。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为25％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为0％。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于氧化镁的质量百分比为10％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为0％。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为60％，活性氧化铝的质量百分比为10％，造孔剂的质量百分比为5％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％。
对比例5
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为70％，活性氧化铝的质量百分比为0％，氧化镁的质量百分比为0％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％。
对比例6
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为30％，造孔剂的质量百分比为25％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％。
对比例7
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为15％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，煅烧的温度为400℃。
对比例8
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为30％，活性氧化铝的质量百分比为35％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，煅烧的温度为700℃。
对比例9
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为15％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，煅烧的时间为1h。
对比例10
与实施例1相比，区别仅在于活性炭的质量百分比为30％，活性氧化铝的质量百分比为35％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，煅烧的时间为5h。
对比例11
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为15％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，活性炭的比表面积为800～1000m2/g，煅烧的温度为400℃。
对比例12
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为15％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，活性炭的比表面积为1200～1500m2/g。
对比例13
与实施例1相比，区别仅在于活性氧化铝的质量百分比为15％，Na2S2O3水溶液的质量百分比为10％，活性氧化铝的比表面积为200～300m2/g。
以上实施例1～8、对比例1～13制备的空气净化材料的各组分占比及主要制备参数见表1。
表1空气净化材料的各组分占比及主要制备参数。
对实施例1～8、对比例1～13制得的空气净化材料进行比表面积和吸附能力等性能检测，检测结果如表2所示。
其中，比表面积采用测定空气净化材料的氮气等温吸附-脱附曲线确定；
吸附能力主要是测定空气净化材料对NO2、SO2、H2S以及Cl2的吸附容量，具体测定方法是，
在室温30±2℃，分别测试空气净化材料去除NO2、SO2、H2S以及Cl2的性能，分别使用0.1g的空气净化材料对体积为20L，流速200ml/min，初始浓度为47ppm的测试气体进行处理，待吸附4小时后取出空气净化材料。需要说明的是，每次测试仅测量空气净化材料对某一种酸性气体的吸附容量。
空气净化材料对酸性气体的吸附容量的计算公式如下：
Q＝(Ct-C0)×V÷m
式中，Q是空气净化材料对酸性气体的吸附容量，mg/g；Ct、C0分别是吸附4小时后和吸附初始时的酸性气体浓度，ppm；V是测试气体的体积，L；m是空气净化材料的质量，g。
表2实施例1～8及对比例1～13的空气净化材料的检测结果。
通过实施例1～5可以看出，在造孔剂含量相同的条件下，随着活性炭含量的降低，空气净化材料的比表面积呈现下降趋势，说明活性炭含量是决定空气净化材料比表面积的主要因素，而且虽然比表面积的降低，但是随着活性氧化铝的增加，空气净化材料的吸附能力逐渐提升，说明当空气净化材料的比表面积大于1000m2/g时，空气净化材料的比表面积能够充分发挥活性氧化铝、氧化镁对酸性气体的吸附捕获处理能力，且随着活性氧化铝、氧化镁的增加，对酸性气体的吸附能力也逐渐提升。
通过实施例2与实施例6，可以知道，相同的活性炭含量，增加造孔剂的添加量，仍可一定程度的提高空气净化材料的比表面积，主要原因是在造粒阶段造孔剂与活性炭、活性氧化铝、粘结剂等充分混合，经圆盘造粒机形成颗粒，在之后的煅烧过程中，造孔剂经过高温加热，分解释放气体，从而使得颗粒内部形成众多孔径大小不一的孔隙，增加空气净化材料的比表面积。而从检测结果看，虽然实施例2的比表面积高于实施例6，但是实施例6的吸附效果反而高于实施例2，分析认为主要原因是实施例6的活性氧化铝、氧化镁占比达到了30％，高于实施例2，所以，在空气净化材料的比表面积对吸附能力影响较小的条件下，活性氧化铝、氧化镁占比较高的实施例6具有较高的吸附性能。
通过实施例1与对比例1，可以知道，对比例1的比表面积较实施例1的比表面积大，分析主要原因是活性氧化铝含量占比提高，活性氧化铝的比表面积为300～400m2/g，而氧化镁的比表面积为4～5m2/g，活性氧化铝的比表面积远大于氧化镁的比表面积，所以在相同的活性炭、造孔剂添加量条件下，对比例1的比表面积较实施例1大，但是，实施例1的酸性气体吸附效果更好，说明氧化镁的存在可以提升对酸性气体的吸附量。分析认为氧化镁具有更加丰富的碱性活性位点，可以更有效的与酸性气体发生反应。
通过实施例1与对比例2、对比例3，可以知道，虽然对比例2、对比例3的比表面积较大，但是添加了Na2S2O3的实施例1对酸性气体的吸附效果要优于对比例2、对比例3，说明Na2S2O3可以显著改善空气净化材料对酸性气体的吸附效果。分析认为，活性氧化铝、氧化镁均是碱性氧化物，所以在空气净化材料的制备以及后续的使用、存储过程中，容易与空气中的酸性气体反应，尤其氧化镁，使得空气净化材料中有效的活性氧化铝、氧化镁减少，而降低了吸附处理酸性气体的效果，为此，在造粒过程中，使用Na2S2O3水溶液喷淋，一方面残留的Na2S2O3也可以吸附处理酸性气体，更重要的是Na2S2O3可以包覆活性氧化铝、氧化镁，在制备和存储过程中，Na2S2O3可以先与酸性气体反应，最大程度的保持活性氧化铝、氧化镁吸附处理酸性气体的能力，保持空气净化材料的质量稳定和使用效果，进而可以供技术人员预计空气净化材料的使用寿命和更换周期，保持生产环境的稳定，进而保证产品质量的稳定。但是Na2S2O3在氮气气氛下高温煅烧时容易发生热解，降低Na2S2O3的有效量，所以本申请在煅烧后，将第二净化材料放入Na2S2O3熔液中浸渍，可以有效弥补煅烧引起的Na2S2O3热解损失，进一步保护活性氧化铝、氧化镁的有效性，最终保持空气净化材料的质量稳定和使用效果。
通过实施例1与对比例4、对比例5，可以知道，虽然对比例4、对比例5的比表面积高，但是吸附效果却低于实施例1，说明空气净化材料的吸附效果没有随着比表面积的增加而显著提升。分析原因是，虽然活性炭增加了，但活性氧化铝、氧化镁的比例却下降了，导致能够有效吸附处理酸性气体的活性位点下降，使得吸附处理能力下降，说明活性炭、活性氧化铝、氧化镁需要达到合适的配比范围，才能获得较好的酸性气体吸附处理能力。而且，通过对比例5，可以知道，添加活性氧化铝和氧化镁可以有效增加对酸性气体的吸附能力，主要是因为活性氧化铝和氧化镁的的存在可以增加空气净化材料对酸性气体分子的化学吸附作用，而且其吸附能力及稳定性要优于活性炭的物理吸附作用。而且由于活性炭物理吸附快，活性氧化铝、氧化镁的化学吸附较慢，所以两者搭配后可以实现通过活性炭快速吸附空气中的酸性气体，并由活性氧化铝、氧化镁通过化学吸附处理酸性气体，达到彻底清除酸性气体的效果，避免了酸性气体再次释放到空气中的问题，保证环境空气质量的稳定性，进而保证了产品质量的稳定性。
通过实施例5、实施例7、实施例8与对比例6，可以知道，当造孔剂添加量增加到25％时，空气净化材料的比表面积和吸附能力已经明显下降。当造孔剂过量的添加时，即使活性氧化铝、氧化镁占比增加，也不能增加吸附酸性气体的吸附能力，主要原因是活性炭的占比严重下降，导致空气净化材料的比表面积显著降低，而造孔剂的增加不足以弥补活性炭添加量下降导致的空气净化材料的比表面积的减少，使得能够有效吸附处理酸性气体的活性位点下降，说明造孔剂的添加量具有一定的范围。另外，过量的造孔剂，在煅烧过程中释放的气体过多，从空气净化材料的孔隙中冲出，对孔隙的结构造成一定的破坏，导致孔隙结构坍塌，也会降低空气净化材料的比表面积，从而降低空气净化材料的吸附效果。
通过实施例1、实施例4、实施例5与对比例7、对比例8，可以知道，煅烧温度过高过低，均对空气净化材料的比表面积及对有害气体的吸附能力有较大影响，煅烧的温度过高时，释放的气体过多，导致较大的孔径和较少的孔隙数量，而温度过低，导致孔隙未能充分形成，孔隙数量也不足，都会降低化学吸附材料的比表面积，从而降低吸附能力。而且煅烧温度过高，Na2S2O3容易分解，降低其应有的作用，煅烧温度过低时，粘结剂不能起到很好的粘结作用，球团容易破碎。
通过实施例1、实施例5与对比例9、对比例10，可以知道，煅烧时间也是影响空气净化材料吸附能力的重要因素，经过研究分析发现，煅烧时间会影响空气净化材料内部球团整体的粘结性，当煅烧时间小于2h，由于煅烧时间不足，粘结剂不能起到很好的粘结作用，球团容易破碎，而当煅烧时间大于4h，煅烧时间过长，粘结性过强，导致球团内部粘结的过紧，进而堵塞气孔堵塞，气体释放受阻，孔隙数量少，孔隙结构不完整，孔径分布不均匀，降低了空气净化材料的比表面积，使得暴露出来的活性位点数量减少，从而降低吸附能力。
通过实施例1与对比例11，可以知道，当活性炭的比表面积降低时，空气净化材料的吸附能力明显下降，说明活性炭的比表面积也是影响空气净化材料吸附能力的重要因素，主要原因是活性炭的比表面积减小，即使加入造孔剂改善空气净化材料的孔隙结构及数量，也无法暴露更多的活性氧化铝、氧化镁的活性位点，所以对比例11暴露出来的活性位点的数量下降，导致吸附能力明显降低。而通过实施例1与对比例12，可以知道，当活性炭的比表面积过高时，空气净化材料的吸附能力并没有明显提升，分析认为，此时活性位点的数量已经接近最大，不会因为比表面积的增大而增加，所以并不是活性炭的比表面积越大越好，而且活性炭比表面积越大，价格越高。
通过实施例1与对比例13，可以知道，当活性氧化铝的比表面积降低到300m2/g以下时，空气净化材料的吸附能力明显下降，说明活性氧化铝的比表面积也是影响空气净化材料吸附能力的重要因素，主要原因是活性氧化铝的比表面积减小，即使提高活性炭比表面积、加入造孔剂改善空气净化材料的孔隙结构及数量，也会降低活性位点的暴露数量，所以导致吸附能力明显降低。
采用X射线显微镜对实施例1制得的空气净化材料进行观测分析，并对数据进行处理，得到图1至图4，其中，图1为空气净化材料内部的三维结构示意图，可以看出本申请空气净化材料中有很明显的颗粒分布，图2为空气净化材料的颗粒尺寸分布图，可以看出，颗粒尺寸大都分布在0～200μm3范围之内，图3为空气净化材料内部吸附球团的三维结构示意图，图4为空气净化材料内部吸附球团的孔径分布图，可以看出空气净化材料中存在着大量的孔隙结构，且孔隙容积在0～100μm3不等，可有效吸附酸性气体分子，净化空气。
故本申请提供的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，采用30～50％的活性炭、15～35％的活性氧化铝、5～10％氧化镁、5～20％的粘结剂、5～20％的造孔剂、5～10％Na2S2O3溶液，经Na2S2O3溶液淋洗造粒、一定条件下煅烧以及Na2S2O3水溶液浸渍烘干后得到具有良好NO2、SO2、H2S以及Cl2等酸性气体吸附效果的空气净化材料，且吸附后与酸性气体产生化学反应，能够彻底清除特定环境中内的酸性气体，适用于封闭或半封闭环境中酸性气体吸附，有助提升和稳定产品质量。
本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或者变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，其特征在于，所述空气净化材料按质量百分比计包括以下组分：30～50％的活性炭、15～35％的活性氧化铝、5～10％的氧化镁、10～15％的粘结剂、5～20％的造孔剂和5～10％的Na2S2O3水溶液，其中所述Na2S2O3水溶液的浓度为250g/L。
2.根据权利要求1所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，其特征在于，所述活性炭的比表面积为1000～1200m2/g。
3.根据权利要求1所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，其特征在于，所述活性氧化铝的比表面积300～400m2/g；
优选地，所述氧化镁的比表面积为4～5m2/g。
4.根据权利要求1所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，其特征在于，所述活性氧化铝的晶型为γ型。
5.根据权利要求1所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，其特征在于，所述造孔剂为NaHCO3、K2CO3、K2C2O4、(NH4)2CO3、NH4HCO3或CH3COONH4中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料，其特征在于，所述粘结剂为高岭土、黏土、沸石、膨润土或硅胶中的一种或几种。
7.一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
首先，研磨混合所述活性炭、所述活性氧化铝、所述氧化镁、所述造孔剂、所述粘结剂，得到混合料；
然后，对所述混合料进行造粒，得到第一净化材料，其中，在所述造粒过程中，将所述Na2S2O3水溶液全部喷淋到所述混合料；
然后，煅烧所述第一净化材料，得到第二净化材料；
然后，浸渍所述第二净化材料，得到第三净化材料；
然后，烘干所述第三净化材料，得到所述空气净化材料。
8.根据权利要求7所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为500～650℃。
9.根据权利要求8所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的时间为2～4h。
10.根据权利要求7所述的一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述造粒的时间为2h，所述圆盘式造粒机的转速为15-90r/min。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410240267 | 2024-03-04 | ||
| CN2024102402671 | 2024-03-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118162099A true CN118162099A (zh) | 2024-06-11 |
Family
ID=91346646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410354585.0A Pending CN118162099A (zh) | 2024-03-04 | 2024-03-27 | 一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118162099A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118491506A (zh) * | 2024-07-17 | 2024-08-16 | 杭州弘钰汇新材料有限公司 | 一种重整氢气及含氢合成气的常温脱氯剂及其制备方法 |
-
2024
- 2024-03-27 CN CN202410354585.0A patent/CN118162099A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118491506A (zh) * | 2024-07-17 | 2024-08-16 | 杭州弘钰汇新材料有限公司 | 一种重整氢气及含氢合成气的常温脱氯剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101588855B (zh) | 干式净化用介质组合物及其制备方法和使用方法 | |
| CN101695651B (zh) | 一种铜铁改性活性炭吸附剂及其制备方法 | |
| JPH07506048A (ja) | ＨＣｌ吸着剤およびそれの製造および使用方法 | |
| JPH07256093A (ja) | 石炭ガス脱硫用耐久性酸化亜鉛含有収着剤 | |
| CN118162099A (zh) | 一种可吸附消除多种有害气体的空气净化材料及制备方法 | |
| CN113101898A (zh) | 一种多孔颗粒状分子筛VOCs吸附剂及制备方法 | |
| US4234456A (en) | Iodine adsorbent | |
| CN108939813B (zh) | 一种高效去除室内甲醛的改性活性炭的制备方法 | |
| CN112619609B (zh) | 一种协同脱除硫和汞的吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN108404849A (zh) | 一种天然气脱汞吸附剂及其制备方法 | |
| CN104841428B (zh) | 一种同时脱除一氧化氮二氧化硫汞催化剂的制备方法 | |
| JP4913271B2 (ja) | ハロゲンガス用処理剤 | |
| US3594982A (en) | Process for drying unsaturated organic gaseous compounds | |
| KR101502238B1 (ko) | 이산화탄소 흡수제 및 이를 이용한 이산화탄소 흡수 공정 | |
| CN110548375B (zh) | 一种多孔氧化锰/氧化铈复合脱二氧化硫材料的制备方法及其应用 | |
| CN101343571B (zh) | 纳米复合锆锰基氧化物介孔脱硫剂的制备方法 | |
| KR100803325B1 (ko) | 저온영역에서 재생 가능한 이산화티탄을 포함하는탄산알칼리 이산화탄소 고체 흡수제 | |
| JP2005013952A (ja) | 炭酸ガス吸収材 | |
| CN1032044C (zh) | 高效二氧化碳吸收剂及其制备方法 | |
| CN118162096A (zh) | 一种活性氧化铝基化学吸附材料及制备方法 | |
| CN103357376A (zh) | 纳米凹土基材常温so2吸附剂的制备方法 | |
| CN114367269A (zh) | 一种烟气污染物吸附剂及其制备方法 | |
| CN119406189B (zh) | 一种用于烟气脱硫的固体粉末添加剂及其制备方法 | |
| JP3198107B2 (ja) | 吸着剤及びその製造方法 | |
| CN112107992A (zh) | 一种有害气体去除介质及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |