一種氨氣處理多孔碳材料及其甲醛吸附應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空氣凈化、甲醛吸附技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氨氣處理多孔碳材料及 其甲醛吸附應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)期接觸超過(guò)安全濃度限制的甲醛氣體對(duì)人體健康非常有害，這可能會(huì)引起眼睛 和喉嚨的灼燒感，呼吸困難甚至?xí)鹬旅募膊?，例如鼻癌，骨髓性白血病等。目前在?國(guó)甲醛污染仍然非常嚴(yán)重，近70%新裝修的房子都受到甲醛污染的困擾，因此在中國(guó)最令 人擔(dān)心的室內(nèi)污染氣體就是甲醛。
[0003] 活性炭作為最常用的凈化甲醛的濾網(wǎng)材料，具有較大的吸附容量以及低廉的成 本。但是，活性炭在凈化空氣時(shí)主要存在兩個(gè)問(wèn)題。第一，活性炭對(duì)于甲醛的吸附速率較慢， 這使得單次過(guò)濾的凈化效率并不理想。第二，當(dāng)活性炭接近吸附飽和或是環(huán)境溫度升高時(shí)， 被吸附的甲醛又容易釋放出來(lái)，造成二次污染。因此，有必要通過(guò)合適的化學(xué)修飾對(duì)活性炭 的性能進(jìn)行進(jìn)一步的改善。
[0004] 通常地，溶液方法被用來(lái)進(jìn)行活性炭的化學(xué)修飾，例如CN 103769053 A中所公開(kāi) 的方法。但是，溶液方法一般需要較為復(fù)雜的多步反應(yīng)。另外，溶液中所添加的化學(xué)物質(zhì)可 能會(huì)填充進(jìn)活性炭的孔結(jié)構(gòu)中，造成比表面積的減小。最后，這些通過(guò)溶液改性所引入的官 能團(tuán)也有可能脫落而造成二次污染。
[0005] 專利CN201210381226. 1提供了一種改性活性炭材料及其制備方法，該方案以活 性炭作為原材料放入管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至600-900°C，然后向其中引入氨氣。活 性炭與氨氣反應(yīng)10-120min形成改性活性炭。該改性活性炭材料在水中對(duì)高氯酸根離子具 有較強(qiáng)的吸附能力，和活性炭相比改性活性炭材料對(duì)高氯酸根的吸附量提高了將近9倍。 該材料機(jī)械強(qiáng)度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低，制備方法簡(jiǎn)單，并且可以再生重復(fù)利用。但是 這種方法制備的改性活性炭材料主要用于水相中高氯酸鹽污染物的處理，而對(duì)于空氣中甲 醛污染物的吸附率較低，不能滿足甲醛吸附的實(shí)際應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種增強(qiáng)的多孔碳材料，以及其甲醛吸附性能的應(yīng)用， 該方案使用高溫氨氣處理的多孔碳材料作為甲醛吸收劑。
[0007] 本發(fā)明提供的采用氨氣處理的多孔碳材料，其氨氣處理方法如圖1所示，包括如 下步驟：
[0008] 1)將多孔碳材料放入加熱爐中；
[0009] 2)在加熱爐中通入氨氣作為保護(hù)氣氛（氨氣的流量為50-1000mL/min);
[0010] 3)在一定的升溫速率（1-20°C /min)下升溫至一定溫度（600-900°C );
[0011] 4)恒溫一定時(shí)間（0. 5-10h);
[0012] 5)在氨氣保護(hù)下冷卻至室溫；
[0013] 6)從加熱爐中取出多孔碳材料，對(duì)其進(jìn)行真空脫氣。
[0014] 優(yōu)選地，所述多孔碳材料包括活性炭、炭黑等。
[0015] 優(yōu)選地，所述多孔碳材料為活性炭，步驟3)升溫至700°C。
[0016] 優(yōu)選地，所述多孔碳材料為炭黑，步驟3)升溫至900°C。
[0017] 經(jīng)過(guò)上述氨氣處理方法之后，多孔碳材料可以用作甲醛吸收劑，比如可以被填充 在蜂窩式濾網(wǎng)的框架中或者粘附在濾網(wǎng)纖維上，用于實(shí)現(xiàn)空氣中甲醛的清除功能。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0019] 1.多孔碳材料對(duì)于甲醛的凈化速率和總吸附容量均得到了增強(qiáng)；
[0020] 2.與傳統(tǒng)溶液方法相比，本發(fā)明的處理方法更加簡(jiǎn)單，成本更低；
[0021] 3.多孔碳材料與甲醛的結(jié)合能力得到了增強(qiáng)，減少了甲醛脫附幾率，有效降低了 二次污染。在經(jīng)過(guò)高溫氨氣處理之后，在多孔碳材料的表面產(chǎn)生氨基及其它的含氮官能團(tuán)， 這些官能團(tuán)增加了吸附位點(diǎn)，能夠增強(qiáng)對(duì)于甲醛的吸附性能。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明方法的總體流程圖。
[0023] 圖2是實(shí)施例1中活性炭與700°C氨氣處理活性炭甲醛靜態(tài)吸附曲線對(duì)比圖。
[0024] 圖3是實(shí)施例1中活性炭不同溫度氨氣處理甲醛靜態(tài)吸附率對(duì)比圖。
[0025] 圖4是實(shí)施例2中炭黑與900°C氨氣處理炭黑甲醛靜態(tài)吸附曲線對(duì)比圖。
[0026] 圖5是實(shí)施例2中炭黑不同溫度氨氣處理甲醛靜態(tài)吸附率對(duì)比圖。
[0027] 圖6是實(shí)施例3中處理后的活性炭顆粒填充在蜂窩結(jié)構(gòu)的濾網(wǎng)框架內(nèi)的示意圖。
[0028] 圖7為氨氣保護(hù)和氮?dú)獗Ｗo(hù)處理的活性炭對(duì)于甲醛靜態(tài)吸附率對(duì)比圖。
[0029] 圖8為不同升溫速率處理的活性炭對(duì)于甲醛靜態(tài)吸附率對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過(guò)具體實(shí)施例和 附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031] 實(shí)施例1 :
[0032] 將100g商用活性炭置于管式爐中。以500毫升/分的流量通入氨氣作為保護(hù)氣 氛。以KTC/分的升溫速率升溫至700°C，并恒溫3小時(shí)。之后自然冷卻至室溫。從管式 爐中取出樣品置于真空室內(nèi)進(jìn)行真空脫氣。圖2是活性炭與700°C氨氣處理活性炭甲醛靜 態(tài)吸附曲線對(duì)比圖。從圖2中可以看出，經(jīng)過(guò)該處理過(guò)程之后，活性炭對(duì)于甲醛的靜態(tài)吸附 能力有了非常明顯的提高。特別是在測(cè)試初始階段，容器中殘余甲醛的濃度下降非常明顯。 這說(shuō)明改性后的活性炭對(duì)于甲醛的吸附速率得到了很大的改善。
[0033] 圖3是活性炭不同溫度氨氣處理甲醛靜態(tài)吸附率對(duì)比圖。從圖3可以看出，在不 同溫度下處理的活性炭樣品的甲醛靜態(tài)吸附率有所區(qū)別。其中，700°C是最優(yōu)的處理溫度。 甲醛靜態(tài)吸附率從處理前的52%增加至78%。此外，700°C氨氣處理之后，甲醛脫附溫度從 處理前的98°C提高至108°C，有效地降低了脫附幾率，減小了二次污染的可能性。
[0034] 實(shí)施例2 :
[0035] 將100g科琴黑（英文名KETJINBLACK，一種電極用炭黑材料）置于管式爐中。以