[發(fā)明專利]一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410100320.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN103894148A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐斌;吳婭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境空氣凈化領(lǐng)域。具體涉及一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性制備方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)，勞動(dòng)保護(hù)，等對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求，工業(yè)生產(chǎn)工藝、特殊行業(yè)等對(duì)所處氣體的質(zhì)量也提出了更高的要求。空氣中的微量酸性氣體的存在，往往對(duì)一些行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作造成危害。如：通信機(jī)房是一類特殊的工作場所，由于硬件設(shè)備的特殊技術(shù)要求,?機(jī)房長期處于密閉狀態(tài),?主要依靠空調(diào)通風(fēng)設(shè)備輸送新鮮風(fēng)量,?形成流通空氣。這類數(shù)據(jù)中心中設(shè)備的正常運(yùn)行具有非常重要的意義：不僅用于大計(jì)算量的計(jì)算機(jī)和電路板非常的昂貴，并且其所服務(wù)的對(duì)象需要其穩(wěn)定的運(yùn)行來保證業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，更有其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)中心被用于國防或軍事目的。但我國的數(shù)據(jù)中心卻頻繁的出現(xiàn)故障，這是由于我國大氣中存在一定濃度的酸性氣體對(duì)電路板的腐蝕造成的。根據(jù)2012年環(huán)境公報(bào)，我國空氣中二氧化硫和二氧化氮?dú)怏w年平均濃度分別主要集中分布在20~50μg/m³和15~45μg/m³，正是空氣中這種低濃度二氧化硫等酸性氣體的存在，容易造成電路電阻率變化電線腐蝕，導(dǎo)致產(chǎn)品的使用壽命縮減，造成線路短路設(shè)備停機(jī)的麻煩。雖然現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心中通風(fēng)空調(diào)的空氣過濾系統(tǒng)通常是由人造纖維（玻璃纖維、化學(xué)纖維等）制成的初效、中效顆粒物過濾器的組合配置，對(duì)這種低濃度酸性氣體的過濾效果接近于零。

當(dāng)前對(duì)于酸性氣體的凈化處理工藝主要是針對(duì)工業(yè)企業(yè)排放的煙氣治理，所需處理的氣體量大，酸性氣體濃度較高，達(dá)到幾百甚至上千ppm[宋磊.?活性炭纖維吸附法精細(xì)脫除二氧化硫研究.四川大學(xué)碩士論文]。對(duì)于空氣中極低濃度的酸性氣體幾乎不具備凈化效果。活性炭具有很大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，因其性價(jià)比高、化學(xué)穩(wěn)定性好、吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而成為空氣污染物凈化技術(shù)中首選的吸附劑材料，國內(nèi)有學(xué)者利用普通活性炭對(duì)30~300ppm的高濃度SO₂進(jìn)行吸附試驗(yàn)，研究表明，其對(duì)于空氣中二氧化硫等酸性氣體有良好的吸附能力。但活性炭對(duì)于極低濃度的酸性氣體吸附效果有限，很難達(dá)到上述數(shù)據(jù)中心等環(huán)境對(duì)低濃度酸性氣體去除的要求。因此，研發(fā)高效、適用的去除極低濃度酸性氣體的材料，能夠填補(bǔ)行業(yè)技術(shù)空白具有重大的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前技術(shù)存在缺點(diǎn)和不足，旨在解決當(dāng)前各種行業(yè)對(duì)空氣中低濃度酸性氣體的濃度控制的問題，發(fā)明了一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法。

本發(fā)明中涉及的一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法，是將活性炭經(jīng)過多步驟的化學(xué)處理，具體步驟如下：?

(1)將活性炭置于第一反應(yīng)容器中，通入純乙醇蒸汽，反應(yīng)1~3h；

(2)將步驟(1)得到的經(jīng)過初步處理的活性炭加入到裝有純乙醇溶液的第二反應(yīng)容器中，并通入氮?dú)?~15min，同時(shí)攪動(dòng)，使得第二反應(yīng)容器內(nèi)不殘余空氣；活性炭與乙醇的質(zhì)量比是1:200-1:500；

(3)將3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液加入到第二反應(yīng)容器中，并攪拌；

(4)通過真空過濾分離出經(jīng)過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風(fēng)干，處理完成后的活性炭封裝備用。

本發(fā)明中，步驟（1）中通入的純乙醇蒸汽溫度為150~180℃。

本發(fā)明中，步驟(2)中所涉及的第二反應(yīng)容器采用的舒?zhèn)惪藷炕蛘咂渌艚^空氣的反應(yīng)容器，溶劑是純乙醇溶液，不含水分。

本發(fā)明中，步驟(3)中所涉及的APTES和乙醇的質(zhì)量比為1:5-1:20，攪拌時(shí)間為10~20h。

本發(fā)明與現(xiàn)有處理空氣中低濃度酸性氣體的方案和技術(shù)相比，具有以下創(chuàng)新和優(yōu)勢：

（1）本發(fā)明中所涉及的活性炭改性方法創(chuàng)新之一在于采用的改性材料是活性炭、改性藥劑是乙醇和APTES溶液。活性炭表面所含的眾多基團(tuán)能夠?qū)λ嵝詺怏w產(chǎn)生化學(xué)吸附，但處理的酸性氣體濃度較高才能達(dá)到一定的處理效果。本發(fā)明中首先利用乙醇蒸汽改善活性表面的基團(tuán)，增加它表面羥基數(shù)目，再將它與APTES溶于乙醇溶液混合，APTES與活性炭表面基團(tuán)反應(yīng)，生成的另一種全新基團(tuán)有著非常好的吸附酸性氣體的能力。

（2）本發(fā)明涉及的提高空氣中微量酸性氣體去除率的活性炭改性方法，其創(chuàng)新和優(yōu)勢在于所涉及的材料簡單，改性方法簡單，步驟少，可操作性強(qiáng)。

（3）本發(fā)明中所涉及的改性后的活性炭，其優(yōu)勢在于所處理的是含有微量酸性氣體的濃度低至50ppb，去除效果好，無二次污染。

附圖說明