[发明专利]含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺

说明书

一、技术领域

本发明属于环境净化和污染物治理领域，尤其涉及一种含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺。

二、背景技术

活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭是一种非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物质的性质，它能吸附绝大部分有机气体，如苯类、醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质，因此，活性炭常被用来吸附和回收有机溶剂和处理恶臭物质。同时由于活性炭的孔径范围宽，即使对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物质，仍然表现出它的优良的吸附能力，如在SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害气体治理中，有着广泛的用途。因此，在吸附操作中，尤其是有机物质的吸附处理中，活性炭是一种首选的优良吸附剂。目前，已有活性炭产品在新装饰居室、家具内、卫生间、空调间、宾馆、娱乐场所、汽车、冰箱等需要去除异味、消毒、净化空气等的场所得到应用，起到除臭、解毒、抑菌、防霉、除湿、净化空气等作用。

然而在活性炭作为吸附材料的使用过程中，亦存在一些不足之处：

一方面，活性炭本身强度较低，极易掉粉末，带来新的污染，加上活性炭的外观为黑色，因此市售产品都是采用密封包装。

另一方面，作为吸附材料，活性炭在经过一定时间的使用后，会处于一个吸附饱和状态，当环境中的有害物浓度低于一定值时，活性炭中已吸附的有害物就会由于脱附而释放出来，反而对环境造成污染。因此现有的活性炭吸附产品开封后有效使用期仅为6个月左右，重复使用效果差。

三、发明内容

技术问题：本发明针对上述现有技术之缺陷，提供了一种含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺，以克服现有活性炭吸附产品极易掉粉末、有效使用期短和重复使用效果差的缺点。

技术方案：本发明的技术解决方案为：一种含活性炭的球状颗粒复合材料，其特征在于该复合材料包括内核粉料与外壳粉料，按质量百分配比内核粉料的组成为：活性炭30～70％、膨润土10～60％、凹凸棒土10～60％；按质量百分配比外壳粉料的组成为：膨润土20～70％、凹凸棒土30～80％；内核粉料与外壳粉料中分别含有盐类添加剂，盐类添加剂按质量配比组成为NaCl∶KCl∶CaCl₂∶MgCl₂＝(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)，盐类添加剂的加入量各占上述内核和外壳粉料总质量的1.5～8％。

一种制备含活性炭的球状颗粒复合材料的方法，制备步骤为：第一步，称取占内核粉料总质量30～70％的活性炭、10～60％的膨润土、10～60％凹凸棒土，组成内核粉料；并加入占内核粉料总质量1.5～8％的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl∶KCl∶CaCl₂∶MgCl₂＝(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)，混合均匀，在圆盘式造粒机内成型至φ9～9.5mm的内核；第二步，称取占外壳粉料总质量20～70％的膨润土、30～80％的凹凸棒土，组成外壳粉料；并加入占外壳粉料总质量1.5～8％的添加剂，添加剂按质量配比组成为NaCl∶KCl∶CaCl₂∶MgCl₂＝(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)∶(0.8～1.2)，混合均匀，制得外壳材料；第三步，在内核表面滚动粘附外壳材料，并使外壳的厚度为20～50μm，得到复合材料坯粒；第四步，将复合材料坯粒进行干燥处理，最后在380～450℃保温烧结0.5～3小时，得到球状颗粒复合材料。

有益效果：本发明的球状颗粒复合材料，包括内核和外壳两部分，内核由活性炭和矿物材料组成，外壳由矿物材料组成，在加入添加剂后经高温烧结，得到了在含活性炭的内核材料表面包裹有多孔状陶质薄膜层的球状颗粒复合材料。与现有活性炭吸附产品相比，具有以下优点：

该复合材料表面为硬而光洁的陶质外壳层，这种陶质外壳不仅改善了活性炭的外观，使该材料可以不进行包装直接销售使用，同时也保证了颗粒材料高的耐压性、耐磨损和耐冲击性，使活性炭的强度得到提高，经测试，本材料的抗压强度为185～210N，可有效防止活性炭碎屑、粉末的掉落。

该复合材料的陶质薄膜层外壳为多孔状结构，这种外壳结构保证了活性炭的吸附性能不受影响，经测试，本材料吸附水后的增重率为172％～195％，高于市售柱状活性炭131％的增重率。