活性炭或活性碳纖維的制備方法及凈化介質的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及活性炭或活性碳纖維的制備方法及凈化介質的制備方法，通過將納米二氧化鋅光催化劑生長在活性炭或活性碳纖維上，再將所述的活性炭或活性碳纖維加工制作為活性炭空氣凈化濾網或活性碳纖維空氣凈化濾網，在紫外光源的催化作用下，實現活性炭或活性碳纖維的再生利用。本發(fā)明中活性炭或活性碳纖維的光催化再生可以大量減少傳統(tǒng)熱再生技術對能源的消耗，減少大氣污染，降低能源浪費，有利于節(jié)能減排。進一步，將光催化技術和活性炭或活性碳纖維吸附技術相結合，利用活性炭或活性碳纖維的吸附作用為空氣凈化中光催化提供了一個高濃度的反應場所，提高了光催化效率。
【專利說明】活性炭或活性碳纖維的制備方法及凈化介質的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及再生活性炭或活性碳纖維領域，特別是涉及一種活性炭或活性碳纖維的制備方法及凈化介質的制備方法。
【背景技術】
[0002]化學吸附是將污染的空氣通過吸附劑層，使污染物被吸附從而達到凈化空氣的目的。常用的吸附劑有多孔碳材料、活性碳纖維、新型活性炭、沸石、硅膠、分子篩、多孔粘土礦石和活性氧化鋁等，其中應用最廣泛的是活性炭和活性碳纖維。這些吸附劑不僅有較大的比表面積，而且有適宜的孔徑分布。高度發(fā)達的孔隙結構一毛細管構成一個強大吸附力場。當氣體污染物碰到毛細管時，活性炭或活性碳纖維孔周圍強大的吸附力場會立即將氣體分子吸入孔內，達到凈化空氣的作用。
[0003]但是，活性炭或活性碳纖維只能暫時吸附污染物，由于吸附劑存在吸附飽和狀態(tài)，達到飽和狀態(tài)的吸附劑不再吸附污染物，所吸附的污染物有可能游離出來，重新進入空氣中，造成二次污染，而且吸附劑需定期更換，因而實際使用時很不方便。
[0004]活性炭或活性碳纖維再生，是指用物理或化學方法在不破壞活性炭或活性碳纖維原有結構的前提下，將吸附于活性炭或活性碳纖維上的吸附質予以去除，恢復其吸附性能，從而達到重復使用的目的。根據現有的技術，目前再生方式一般都是首選高溫加熱再生法，高溫加熱再生法的優(yōu)點在于其在再生過程中能分解多種物質，再生環(huán)境良好，從而成為主要再生方法。但是這種方式也有難以解決的問題:1)再生過程中活性炭或活性碳纖維損失往往較大；(2)再生后活性炭或活性碳纖維吸附能力會有明顯下降；(3)再生時產生的尾氣會造成空氣的二次污染。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出活性炭或活性碳纖維的制備方法及凈化介質的制備方法，通過將光催化劑生長在活性炭或活性碳纖維上，以有效實現用于空氣凈化領域中的活性炭或活性碳纖維的再生利用。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種活性炭或活性碳纖維的制備方法，所述活性炭或活性碳纖維在光催化的條件下再生，所述的制備方法包括如下步驟:
[0007]A、制備氧化鋅溶膠；
[0008]B、將干燥的活性炭或活性碳纖維浸入制備的氧化鋅溶膠中；
[0009]C、等活性炭或活性碳纖維吸附溶膠達到飽和之后，將其從溶膠中撈出，并放入60?80°C的干燥箱中干燥I小時；
[0010]D、重復步驟B、步驟C至少一次，最后一次干燥4?6小時。
[0011]E、將活性炭或活性炭纖維放入硝酸鋅和六次甲基四胺的混合水溶液中，并在80?90°C的條件下水浴加熱2?3小時；
[0012]F、將活性炭或活性碳纖維取出并用去離子水沖洗，轉移到60?80°C的干燥箱干燥2?4小時；
[0013]G、取出，轉入到300?350°C的真空干燥箱中干燥2?4小時；
[0014]H、干燥2?4小時后，關閉真空干燥箱電源，自然冷卻。
[0015]優(yōu)選地，在步驟E中，所述硝酸鋅和六次甲基四胺的混合水溶液中硝酸鋅和六次甲基四胺的濃度相同，并且濃度為0.02?0.03mol/L。
[0016]本發(fā)明還提供了一種空氣凈化介質的制備方法，由上述步驟制備方法制備負載有納米氧化鋅的活性炭或活性碳纖維，將所述的活性炭或活性碳纖維加工制作為活性炭空氣凈化濾網或活性碳纖維空氣凈化濾網，并在所述空氣凈化濾網前后各設置至少一個紫外光源。
[0017]優(yōu)選地，制作活性炭空氣凈化濾網時，所述活性炭為單層填充。
[0018]優(yōu)選地，制作活性碳纖維空氣凈化濾網時，所述空氣凈化濾網結構為單層活性碳纖維。
[0019]基于上述技術方案，本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0020]本發(fā)明活性炭或活性碳纖維的制備方法及凈化介質的制備方法，通過對活性炭或活性碳纖維負載納米氧化鋅，進行光催化再生利用，以達到循環(huán)經濟的目的。與此同時，納米氧化鋅光催化再生可以大量減少傳統(tǒng)熱再生技術對能源的消耗，減少大氣污染，降低能源浪費，有利于節(jié)能減排。進一步，將光催化技術和活性炭或活性碳纖維吸附技術相結合，一方面利用活性炭或活性碳纖維的吸附作用為光催化提供了一個高濃度的反應場所，提高了催化效率；另一方面，吸附在活性炭或活性碳纖維上的有害氣體被降解，使得活性炭或活性碳纖維得以無損耗地原位再生，提高了其使用壽命。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]下面通過實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0023]本發(fā)明提供了一種活性炭或活性碳纖維的制備方法，所述活性炭或活性碳纖維在光催化的條件下再生，所述的制備方法包括如下步驟:
[0024]A、制備氧化鋅溶膠。制備方法為將一定量的醋酸鋅加入到400ml的乙醇中，并在95°C的水浴中回流一段時間；冷卻之后加入一定量的的氫氧化鋰，并攪拌溶解；再對溶膠進行抽濾，以除去溶膠中的大顆粒，之后將溶膠用乙醇稀釋一倍。
[0025]B、將干燥的活性炭或活性碳纖維浸入上述制備的氧化鋅溶膠中。此時的活性炭或活性碳纖維一定要干燥，這樣才不會引入水分，防止氧化鋅凝膠化聚沉，以至于破壞溶膠的穩(wěn)定性。
[0026]C、等活性炭或活性碳纖維吸附溶膠達到飽和之后，將其從溶膠中撈出，并放入70°C的干燥箱中干燥I小時。在此溫度下活性炭或活性碳纖維氧化速度極度緩慢，其重量損耗可以忽略不計；干燥之后，表面形成一層氧化鋅種子晶粒層。
[0027]D、重復步驟B、步驟C兩次，最后一次干燥5小時。重復兩次之后，活性炭或活性碳纖維上形成一層均勻致密的氧化鋅種晶層。
[0028]E、將上述活性炭或活性炭纖維放入硝酸鋅和六次甲基四胺的混合水溶液中，并在80?90°C的條件下水浴加熱3小時；所述硝酸鋅和六次甲基四胺的混合水溶液中硝酸鋅和六次甲基四胺的濃度相同，并且濃度為0.02mol/L，這樣使得溶液的PH值基本能夠保持穩(wěn)定，有利于硝酸鋅的電離水解，以生長出完整的六方氧化鋅納米陣列。
[0029]F、將其取出并用去離子水沖洗，去除溶解掉其表面的硝酸鋅，之后放入70°C的干燥箱干燥3小時，促使其失水脫羥去除部分水分。
[0030]G、取出，轉入到320°C的真空干燥箱中干燥3小時。通過高溫，氧化鋅完全失去水分，形成納米陣列結構，同時表面的有機物也得以在高溫下分解，提高了納米氧化鋅的光催化活性。與此同時，采用真空干燥箱使得活性炭或活性碳纖維處于一個無氧的化學氣氛，使其不會在高溫的條件下發(fā)生嚴重氧化，從而避免了活性炭或活性碳纖維在較高溫度下質量損失嚴重的缺點。
[0031]H、干燥3小時后，關閉真空干燥箱電源，使活性炭或活性碳纖維在真空干燥箱中隔絕空氣自然冷卻，進一步防止將其從真空干燥箱取出時溫度過高導致氧化，發(fā)生質量損失。
[0032]將經過上述步驟制備的負載有納米氧化鋅的活性炭或活性碳纖維加工制作為空氣凈化濾網。
[0033]當然，對于本領域技術人員不難理解，本發(fā)明所述的光催化劑納米氧化鋅也可以換成納米二氧化鈦，只需在制備溶膠時將氧化鋅溶膠換成二氧化鈦溶膠，省略步驟E、步驟F，并將步驟G中真空干燥箱的溫度設置為400?500°C，其余步驟相同即可。
[0034]實施例2
[0035]本發(fā)明還提供了一種空氣凈化介質的制備方法，由上述步驟制備方法制備負載有納米氧化鋅的活性炭或活性碳纖維，將所述的活性炭或活性碳纖維加工制作為活性炭空氣凈化濾網或活性碳纖維空氣凈化濾網，并在所述空氣凈化濾網前后各設置一個紫外光源，即可實現光催化再生。前后各設置一個紫外光源，基本保證了由活性炭或活性碳纖維所制作的空氣凈化濾網全方位處于紫外光的輻照之下，保證了光催化效率。
[0036]優(yōu)選地，制作活性炭空氣凈化濾網時，活性炭為單層填充，這樣不僅保證了較小的空氣阻力，最重要的是當紫外光照射時，活性炭顆粒不會互相擋光，影響光催化效率。
[0037]優(yōu)選地，制作活性碳纖維空氣凈化濾網時，所述空氣凈化濾網結構為單層活性碳纖維，其原因與活性炭單層填充相同。
[0038]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種活性炭或活性碳纖維的制備方法，其特征在于:所述活性炭或活性碳纖維在光催化的條件下再生，所述的制備方法包括如下步驟: A、制備氧化鋅溶膠； B、將干燥的活性炭或活性碳纖維浸入制備的氧化鋅溶膠中； C、等活性炭或活性碳纖維吸附溶膠達到飽和之后，將其從溶膠中撈出，并放入60?80°C的干燥箱中干燥I小時； D、重復步驟B、步驟至少一次，最后一次干燥4?6小時。 E、將活性炭或活性炭纖維放入硝酸鋅和六次甲基四胺的混合水溶液中，并在80?90°C的條件下水浴加熱2?3小時； F、將活性炭或活性碳纖維取出并用去離子水沖洗，轉移到60?80°C的干燥箱干燥2?4小時； G、取出，轉入到300?350°C的真空干燥箱中干燥2?4小時； H、干燥2?4小時后，關閉真空干燥箱電源，自然冷卻。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:在步驟E中，所述硝酸鋅和六次甲基四胺的混合水溶液中硝酸鋅和六次甲基四胺的濃度相同，并且濃度為0.02?0.03mol/L。
3.一種空氣凈化介質的制備方法，其特征在于:根據權利要求1或2的制備方法制備負載有納米氧化鋅的活性炭或活性碳纖維，將所述的活性炭或活性碳纖維加工制作為活性炭空氣凈化濾網或活性碳纖維空氣凈化濾網，并在所述空氣凈化濾網前后各設置至少一個紫外光源。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:制作活性炭空氣凈化濾網時，所述活性炭為單層填充。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:制作活性碳纖維空氣凈化濾網時，所述空氣凈化濾網結構為單層活性碳纖維。
【文檔編號】B01J23/06GK103736459SQ201410039665
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權日:2014年1月27日
【發(fā)明者】孟祥君, 孫巍, 譚正 申請人:天津微能新材料有限公司