專(zhuān)利名稱(chēng)：一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新型功能材料與復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
作為一種重要的吸附功能材料，活性炭的生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)有100多年的歷史。由于其豐富的孔結(jié)構(gòu)和發(fā)達(dá)的比表面積，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于液相和氣相的吸附、精制、脫色、 分離及催化領(lǐng)域，在醫(yī)藥、環(huán)保、食品、化工等方面具有重要意義。但活性炭有形狀松散，易燃易爆、強(qiáng)度低，易掉色、回收困難等缺點(diǎn)，現(xiàn)有的各種成型活性炭制品，顏色單一，容易掉色而造成黑色污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒及其制備方法，它在活性炭為主體的內(nèi)核表面上、均勻地包裹一層無(wú)機(jī)膠凝材料的外殼，制成既美觀適用，又能凈化水和空氣的多功能材料，可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)及日常生活的諸多領(lǐng)域，在美化與凈化環(huán)境方面均可發(fā)揮十分重要的作用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒的內(nèi)部是以活性炭為主體的內(nèi)核，外表包裹一層無(wú)機(jī)膠凝材料的殼層。所述的無(wú)機(jī)膠凝材料是水泥、石膏或石灰；所述的殼層的厚度為O. 5-1_。一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒的制備方法，采用活性炭與無(wú)機(jī)膠凝材料為主要原料，經(jīng)過(guò)配料、內(nèi)核成型、包殼、養(yǎng)護(hù)和干燥這些步驟制得所述的殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒。所述的制備方法的具體步驟為
1)配料將活性炭與粘結(jié)劑按活性炭60-90wt%，普通硅酸鹽水泥10-40Wt %稱(chēng)取后混合均勻；
2)內(nèi)核成型將步驟I)的混合料加水混勻并搓成直徑為l_2cm的小球；
3)包殼將步驟2)剛搓好的小球置于可轉(zhuǎn)動(dòng)的容器內(nèi)，通過(guò)篩子均勻地將殼層材料撒落并粘附在滾動(dòng)著的小球表面上，滾動(dòng)至表面均勻光滑為止；
4)養(yǎng)護(hù)將包裹好外殼的小球放在室內(nèi)靜置24-48小時(shí)，再放入潮濕的容器中養(yǎng)護(hù) 7-10 天;
5)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品于100-150°C下烘干10-12小時(shí)。為了美觀，在無(wú)機(jī)膠凝材料中摻入各種顏料，制得彩色活性炭顆粒；為提高其透氣性，在無(wú)機(jī)膠凝材料中摻入硅藻土或沸石。本發(fā)明的效益和優(yōu)越性在于
I)活性炭外表包裹上一層薄薄的外殼后，解決了活性炭強(qiáng)度低、易掉色、難回收、易燃易爆、不美觀等缺點(diǎn)，廣泛適用于水與空氣的凈化處理，再生處理方便。2)制備方法簡(jiǎn)單易行，原料易得，無(wú)需進(jìn)行高溫處理，能耗低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。3)本發(fā)明的產(chǎn)品是一種能凈化水和空氣的多功能材料，可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)及日常生活的諸多領(lǐng)域，既美觀又實(shí)用。
具體實(shí)施例方式(I)配料將活性炭與粘結(jié)劑按一定的配比稱(chēng)取后混合均勻。(2)內(nèi)核將上述混合料加適量水后，搓成小球。(3)包殼將上述剛搓好的小球置于可轉(zhuǎn)動(dòng)的容器內(nèi)，通過(guò)篩子均勻地將殼層材料撒落并粘附在滾動(dòng)著的小球表面上，滾動(dòng)至表面均勻光滑為止。(4)養(yǎng)護(hù)將包裹好外殼的小球放在室內(nèi)靜置24小時(shí)之后，再放入潮濕的容器中養(yǎng)護(hù)7天以上。(5)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品放入烘箱干燥即可。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行具體說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于此 實(shí)施例I :
利用市售椰子殼活性炭粉末、普通硅酸鹽水泥為原料制備殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒，其內(nèi)核原料配方如下椰殼活性炭70%，普通硅酸鹽水泥30% ;包外殼原料為白水泥；
制備步驟
(I)配料將原料按上述配比稱(chēng)取后混合均勻。(2)成型將原料倒入容器中，加適量水，搓成一個(gè)個(gè)直徑約為Icm左右的小圓球， 當(dāng)做內(nèi)核。(3)包殼將白水泥置于250目篩中，慢慢撒入滾動(dòng)著的小圓球內(nèi)核的濕潤(rùn)表面上；直至小球表面的白水泥均勻光滑為止。(4)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)放置24小時(shí)之后，再放入潮濕的容器中養(yǎng)護(hù)7天以上。(5)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品放入100°C恒溫干燥箱干燥，即可外表白色的活性炭顆粒制品。性能測(cè)試
(1)碘吸附值:475.06mg/g
(2)甲醛吸附量212.94mg/g
(3)苯吸附量:179.85mg/g
(4)抗壓強(qiáng)度8·42MPa 實(shí)施例2
利用市售煤質(zhì)活性炭粉末、普通硅酸鹽水泥為原料，制備殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒。其內(nèi)核原料配方如下煤質(zhì)活性炭80%，普通硅酸鹽水泥20% ;外殼原料為普通硅酸鹽水泥。制備步驟
(I)配料將原料按上述配方稱(chēng)取后混合均勻。(2)成型將原料倒入容器中，加適量水，搓成一個(gè)個(gè)直徑為Icm的小圓球，當(dāng)內(nèi)核。
(3)包殼將水泥置于200目篩中，慢慢撒入滾動(dòng)著的小圓球內(nèi)核的濕潤(rùn)表面上； 直至小球表面的水泥均勻光滑為止。(4)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)放置24小時(shí)之后，再放入潮濕的容器中養(yǎng)護(hù)7天以上。(5)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品放入100°C恒溫干燥箱干燥，即可得到外表灰色的活性炭顆粒制品。性能測(cè)試
(1)碘吸附值:510.54mg/g
(2)甲醛吸附量207.18 mg/g
(3)苯吸附量:180.08mg/g
(4)抗壓強(qiáng)度6.8IMPa 實(shí)施例3
利用市售椰子殼活性炭粉末、普通硅酸鹽水泥為原料制備殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭材料其內(nèi)核原料配方如下椰殼活性炭粉末50%，普通硅酸鹽水泥50% ;外殼原料為熟石膏粉末；
制備步驟
(I)配料將原料按上述比例稱(chēng)取后混合均勻。(2)成型將原料倒入容器中，加適量水，搓成一個(gè)個(gè)直徑為Icm的小圓球。(6)包殼將石膏置于150目篩中，慢慢撒入滾動(dòng)著的小圓球內(nèi)核的濕潤(rùn)表面上； 直至小球表面的石膏均勻光滑為止。(7)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)放置24小時(shí)之后，再放入潮濕的容器中養(yǎng)護(hù)7天以上。(3)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品放入100°C恒溫干燥箱干燥，即可得到外表白色的活性炭顆粒制品。性能測(cè)試
(1)碘吸附值:412.69mg/g
(2)甲醛吸附量178.50mg/g
(3)苯吸附量:156.89mg/g
(4)抗壓強(qiáng)度14.83MPa 對(duì)比例I
利用市售硫酸鹽水泥、市售煤質(zhì)活性炭粉末、建筑硅砂為原料制備活性炭水泥復(fù)合材料，其原料配方如下活性炭58%，水泥17%，砂25% ;外加水25%。制備步驟
(I)混料先將建筑硅砂通過(guò)20目篩備用。再按上述的配比稱(chēng)各種原料，投入混料機(jī)中，混勻。(2)加水造粒將混勻后的粉體加入適量自來(lái)水繼續(xù)混合、過(guò)30目篩，得到一定大小的團(tuán)粒粉料。(3)成型將經(jīng)過(guò)造粒后的粉料置于鋼模中，用壓力機(jī)壓制成坯體，放置一天。(4)養(yǎng)護(hù)將上述初步凝固后的還體品放在水中養(yǎng)護(hù)28天。(5)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品放在110°C的烘箱中烘干。性能測(cè)試(1)碘吸附值441.73mg/g
(2)甲醛吸附率15.56%
(3)苯吸附率19.15%
(4)抗壓強(qiáng)度7.12MPa
結(jié)論在強(qiáng)度相近的前提下，本發(fā)明產(chǎn)品的活性炭含量更高(對(duì)比例為58%，本發(fā)明接近80%)，吸附性更強(qiáng)(對(duì)比例中碘吸附值為441. 73mg/g，本發(fā)明最高可達(dá)510 mg/g)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒，其特征在于所述的顆粒內(nèi)部是以活性炭為主體的內(nèi)核，外表包裹一層無(wú)機(jī)膠凝材料的殼層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒，其特征在于所述的無(wú)機(jī)膠凝材料是水泥、石膏或石灰；所述的殼層的厚度為O. 5-1_。
3.—種如權(quán)利要求I所述的殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒的制備方法，其特征在于 采用活性炭與無(wú)機(jī)膠凝材料為主要原料，經(jīng)過(guò)配料、內(nèi)核成型、包殼、養(yǎng)護(hù)和干燥這些步驟制得所述的殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒的制備方法，其特征在于所述的制備方法的具體步驟為1)配料將活性炭與粘結(jié)劑按活性炭60-90wt%，普通硅酸鹽水泥10-40wt %稱(chēng)取后混合均勻；2)內(nèi)核成型將步驟I)的混合料加水混勻并搓成直徑為l_2cm的小球；3)包殼將步驟2)剛搓好的小球置于可轉(zhuǎn)動(dòng)的容器內(nèi)，通過(guò)篩子均勻地將殼層材料撒落并粘附在滾動(dòng)著的小球表面上，滾動(dòng)至表面均勻光滑為止；4)養(yǎng)護(hù)將包裹好外殼的小球放在室內(nèi)靜置24-48小時(shí)，再放入潮濕的容器中養(yǎng)護(hù) 7-10 天;5)干燥將養(yǎng)護(hù)后的樣品于100-150°C下烘干10-12小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒的制備方法，其特征在于為了美觀，在無(wú)機(jī)膠凝材料中摻入各種顏料，制得彩色活性炭顆粒；為提高其透氣性，在無(wú)機(jī)膠凝材料中摻入硅藻土或沸石。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒及其制備方法，采用活性炭粉末與無(wú)機(jī)膠凝材料為主要原料，經(jīng)過(guò)配料、內(nèi)核成型、包殼、養(yǎng)護(hù)和干燥工藝制備一種殼層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)膠凝活性炭顆粒。本發(fā)明在活性炭外表包裹上一層薄薄的外殼后，解決了活性炭強(qiáng)度低、易掉色、難回收、易燃易爆、不美觀等缺點(diǎn)，該產(chǎn)品是一種能凈化水和空氣的多功能材料，可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)及日常生活的諸多領(lǐng)域，既美觀又實(shí)用，且再生使用方便；同時(shí)，本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，原料易得，無(wú)需進(jìn)行高溫處理，能耗低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J20/20GK102580678SQ20121004772
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者吳任平, 龍先兵 申請(qǐng)人:福州大學(xué)