[发明专利]一种活性炭/电气石复合材料的制造方法及其制得的产品

说明书

技术领域

本发明属非金属固体材料领域， 具体涉及一种活性炭/电气石复合材料的制造方法及其制得的产品。

背景技术

人类的生产、生活活动，已使大气、水体、土壤受到越来越严重的污染。化工、造纸、印染、制药、农药等行业排放出大量有毒有色污水，使许多地方的地表水和地下水均受到不同程度的污染，如我国的华北地区的地下水受到铬、锰、镉、铅等重金属离子污染，广东水稻含镉超标，一些地区地表水受到苯酚、苯环、卤代烃、氨氮、氮磷、有机磷和有机氯等污染，淮河流域出现了多个癌症村，江苏太湖和辽宁、山东海域、南海海域屡次出现藻类过度繁殖引发的蓝藻或赤潮，一些厂矿周边的土壤中积蓄高浓度的有毒物等等，直接威胁到当地人民的正常生活和动植物的生存；工厂、机动车排放大量烟尘，使大气中的灰尘（PM2.5悬浮物）和氮、硫氧化物一再超标，去年下半年至今年，我国北方更是出现了严重的雾霾天气，而家庭、办公室、机动车等室内空间中的强致癌物多环芳烃、甲醛、苯和其他各种有机挥发物含量又居高不下……。“内外交困”的大气污染氛围，各种固体、水体污染并存以及生态环境日益受损、不可修复，对可持续发展产生了严重制约，对人的健康构成了直接的威胁，亟待强化治理。

活性炭是一种多孔性、吸附性功能材料，具独特的内部孔隙结构和表面活性官能团，化学性质稳定，耐酸、碱，耐热，不溶于水和有机溶剂，广泛应用于废水、废气的吸附性治理和土壤的净化，也用于液相、气相的吸附、脱色、除臭、精制、分离、催化领域，是食品、医药、化工、电子、矿冶、环保等行业的重要功能材料。但是目前活性炭存在以下缺陷：（1）大多数是粉状的，虽有少量固定形状的产品，但强度低；（2）只能吸附污染物而不能降解污染物，吸附饱和后即失效，需再生处理。如不做再生处理，被吸附的有毒物（如甲醛、苯、重金属离子等）会造成二次污染；（3）再生困难，费用较大；（4）使用寿命短，回收成本高，且废弃后易产生二次污染。因此，有必要研制高强度、可降解有毒物、能实现自再生的成型活性炭。                                        

电气石是一种天然电极性矿物，能够产生负离子，发射远红外线，缩小水分子团，电解水，可大幅度提高水的溶氧量（10~30%）、降低COD，电气石本身具有吸附性，能将OH- 和H₂O 氧化成有极强氧化性的·OH 羟基自由基等，因而在环保治理方面发挥着重要功效：电气石释放的负离子、羟基自由基可以降解甲醛、苯和雾霾中的氮氧化物，负离子对大肠杆菌、金黄葡萄球菌有很强的抑菌、抗菌作用，有利于防止传染病发生，并有除臭、防霉、防腐和消除异味的作用；电气石对F^-、Cl^-和SO₄^2- 、AsO₄^3? 、AsO₃^3?等均具有吸附、浓集作用，可以吸附铜、铅、锌、铬、镉等重金属离子并将其还原，从而减弱酸根离子和重金属离子的毒害性；电气石可以增加水体中的溶解氧含量，强化对有机污染物的氧化效果；电气石辐射的远红外线，可缩小水分子团并对有机物产生激烈的共振而使之活化，有助于污染物崩散、消解。例如利用电气石对有机物的氧化功能、所发射出的远红外线的活化和崩散效应，可以使雅格素蓝BF-BR染料废水、甲基橙废水的脱色率达到100%；电气石对致癌物孔雀石绿也具有很好的活化、崩散、吸附和分解能力。

电气石产生的负离子·OH对甲醛、氮氧化物的降解反应分别如下：

电气石与活性炭复合，可以在一定程度上解决活性炭只能吸附不能降解污染物的问题，电气石本身的吸附功能对活性炭的吸附性也有增强作用。

目前，许多专利技术是将活性炭粉末与电气石混合后再热处理。如专利CN200510045991“多孔质陶瓷复合材料功能球及其生产工艺”，提供了一种电气石与活性炭复合陶瓷的制法，但该工艺以已制好的活性炭为原料，故有二次烧成能耗与排放较高的问题，且电气石与C结合不良（相比于电气石与新生C的结合而言）、没有利用含碳原料炭化时能自生焦油等粘结剂的特性，导致产品强度差、成本高；由于活性炭吸附性强，可以吸附其自身重量几倍的水分，对起助成形作用的煤焦油的吸附量也高达40%，故而用CN200510045991技术，是难以用湿法工艺进行成形的！更无法用湿法塑性工艺来制备复杂形状的产品，特别是蜂窝形产品，并且该技术还要耗用大量煤焦油来确保成形，致成本增高。

发明内容