專利名稱：光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料及其制法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸附和凈化材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料及其制法和用途。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，人類社會(huì)的工業(yè)化和城市化日益加劇，水污染和空氣污染日益嚴(yán)重。近10年來，我國(guó)城市生活污水排放量每年以5％的速度遞增，在1999年首次超過工業(yè)污水排放量，2001年城市生活污水排放量221億噸，占全國(guó)污水排放總量的53.2％。同樣，城市空氣污染也越來越嚴(yán)重。如工業(yè)燃煤釋放大量的二氧化硫、一氧化碳等有害氣體。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車尾氣排放大量的低價(jià)態(tài)氮化物和一氧化碳?xì)怏w使各大中城市的空氣嚴(yán)重污染。另外，許多室內(nèi)裝飾材料會(huì)緩慢釋放諸如醛類、酚類、醇類等小分子有害有機(jī)物，人體、寵物、食品、垃圾等會(huì)釋放難聞氣味，還有中央冷氣等也容易產(chǎn)生難聞氣味和傳播致命微生物病毒，如軍團(tuán)菌等。總之，環(huán)境的污染已嚴(yán)重威脅著人類的健康，提高人類及其他生命的生存環(huán)境是全世界普遍關(guān)注的問題。
在環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，常常需要使用到吸附和凈化材料?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般是直接使用木炭、竹炭、煤炭、生物陶粒等吸附材料，存在吸附效率低和黑色污染等問題，不僅限制了該材料的實(shí)際應(yīng)用，而且使用成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有吸附材料所存在的吸附效率低和黑色污染等問題，而提供一種具抗菌滅菌功能且吸附效率高和污染較少的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料，其特征在于，所述光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料是由木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑的組合物經(jīng)600-1000℃ 高溫煅燒炭化而制成；所述組合物中各組分的重量百分比如下木質(zhì)炭 5％-20％；粘土5％-20％；陶粒55％-89％；光觸媒劑1％-5％；其中，所述木質(zhì)炭的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述粘土的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述陶粒的粒徑為0.5mm-1mm，有效成份大于98％。
所述光觸媒劑的粒徑≤15nm，其中納米二氧化鈦(TiO2)的含量大于98％。
本發(fā)明的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的制備方法如下將木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑的組合物按上述重量百分比加入容器內(nèi)；開動(dòng)攪拌器低速檔至中速檔運(yùn)行30-90分鐘，溫度為室溫；然后進(jìn)行擠粒和烘干，再經(jīng)600-1000℃高溫煅燒炭化，即制成光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料。
本發(fā)明光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的用途如下1.制成用作對(duì)甲醛氣體的抗菌滅菌型吸附除臭劑；2.制成用作對(duì)氨氣的抗菌滅菌型吸附除臭劑；3.制成用作對(duì)硫化氫氣體的抗菌滅菌型吸附除臭劑；4.制成用作去除水中的殘留氯離子的吸附凈水劑或?yàn)V料；5.制成用作去除水中的氨氮吸附凈水劑或?yàn)V料。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料是由木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑的組合物經(jīng)600-1000℃ 高溫煅燒炭化而制成，各組分的重量百分比如下木質(zhì)炭 5％-20％；粘土5％-20％；陶粒55％-89％；光觸媒劑1％-5％；其中，所述木質(zhì)炭的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述粘土的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述陶粒的粒徑為0.5mm-1mm，有效成份大于98％。
所述光觸媒劑的粒徑≤15nm，其中納米TiO2的含量大于98％。其形態(tài)為粉狀或液體，顏色為白色偏黃，比表面積(m2/g)＞180，PH值為6-8，干燥損失＜1.0，灼燒損失＜2。
最后制成的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料是粒狀的，粒徑為1mm-10mm。
所述光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的制備方法如下在通風(fēng)、無塵的室內(nèi)環(huán)境下，將以上組分按上述重量百分比加入容器內(nèi)，開動(dòng)攪拌器低速檔至中速檔運(yùn)行30-90分鐘，溫度為室溫；然后按1mm-10mm的粒徑擠粒后再用烘爐烘干，再經(jīng)600-1000℃高溫煅燒炭化，即制成光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料。
制成后的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的工作機(jī)理是由木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑所組成的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料具有大量不同孔徑的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)，包括有很多分子水平(20埃)的超細(xì)微孔，這些細(xì)微孔隙能有效地吸附產(chǎn)生臭味的化學(xué)物質(zhì)和氣體；因?yàn)榻M分里有以主要成份是納米TiO2的光觸媒劑，納米TiO2是活性很強(qiáng)的光催化劑，光觸媒劑不但對(duì)紫外線有很好的吸收能力，而且對(duì)可見光也有較高的吸收能力，故可利用日光和白色燈光中的很大一部分光能，增強(qiáng)光催化能力，在日光和白色燈光的照射下，光觸媒劑的納米TiO2價(jià)帶上的電子吸收光能而被激發(fā)到導(dǎo)帶上產(chǎn)生帶有很強(qiáng)負(fù)電的高活性電子，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生帶正電的空穴(h+)，從而產(chǎn)生具有很強(qiáng)活性的電子一一空穴對(duì)，形成氧化還原體系。這些電子一空穴對(duì)遷移到二氧化鈦表面后與空氣中的水(H2O)發(fā)生作用，最終產(chǎn)生具有高度化學(xué)氧化活性的羥基自由(OH)和超氧化物離子，OH自由基的電子親和能力強(qiáng)，容易攻擊高電子云密度的有機(jī)分子部位，形成進(jìn)一步氧化的中間產(chǎn)物而產(chǎn)生抗菌滅菌的作用。由于光觸媒劑的比表面積非常大(＞140m2/g)，增強(qiáng)了光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的吸附能力，為光催化反應(yīng)提供大的活性表面，因光催化產(chǎn)生具有高度化學(xué)氧化活性的羥基自由(OH)和超氧化物離子可與光觸媒復(fù)合新型炭吸附的空氣污染物或細(xì)菌更充分地接觸，從而進(jìn)行抗菌滅菌和除臭。
制成后的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的主要特征和用途有如下六個(gè)方面1.不同級(jí)別的微孔分布由木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑所組成的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料具有大量不同孔徑的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)，包括有很多分子水平(20埃)的超細(xì)微孔，這些細(xì)微孔隙能有效地吸附產(chǎn)生臭味的化學(xué)物質(zhì)和氣體，同時(shí)也具有很多0.01nm到100nm的適合于微生物居住的微孔。因此本發(fā)明的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料具有優(yōu)異的空氣凈化和水質(zhì)凈化的功能。
2.對(duì)甲醛氣體的吸附人們進(jìn)入新裝修的房間或到買夾板的門市時(shí)，往往會(huì)感到刺眼、喉痛等，這些癥狀稱為新房綜合癥。甲醛是造成新房綜合癥的主要原因。新房綜合癥也被認(rèn)為是造成皮膚過敏、喘息的原因。光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料因其超細(xì)微孔的獨(dú)特吸附能力而能有效地吸附甲醛氣體，使其從空氣中被去除。據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，本發(fā)明的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料比市售常用的礦物多孔吸附材料吸附甲醛的速度要快5倍，吸附量要大4-5倍。
3.對(duì)氨氣的吸附氨氣是造成惡臭的原因之一。光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料因其超細(xì)微孔的獨(dú)特吸附能力而能有效吸附氨氣，使其從空氣中被去除。據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料對(duì)氨氣的去除率在20小時(shí)以上能達(dá)100％，而市售常用的竹炭和備長(zhǎng)炭在20小時(shí)以后對(duì)氨氣的去除率只有30％左右。
4.對(duì)硫化氫氣體的吸附與氨氣相同，硫化氫氣體也是造成惡臭的原因之一(特別是腐臭)。光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料因其超細(xì)微孔的獨(dú)特吸附能力而具有吸附硫化氫氣體的優(yōu)異功能。據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料對(duì)硫化氫氣體的優(yōu)異吸附能力是一般竹炭和備長(zhǎng)炭的2.5倍。
5.去除水中的殘留氯離子光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料不僅能去除自來水中的殘留余氯，消除自來水特有的臭味，還能將其自身含有的礦物質(zhì)溶于水中，以提供可口的飲用水。據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，在含有一定容量氯離子的水中，在48小時(shí)內(nèi)，光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料對(duì)水中氯離子的去除率達(dá)100％，而使用相同量的竹炭去除率只有60％。
6.去除水中的氨氮水中的氨氮對(duì)魚類是有害的。光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料具有大量不同孔徑的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)，并具有很多分子水平(20埃)的超細(xì)微孔，在沒有強(qiáng)光照射的情況下，這些細(xì)微孔隙能適合消化細(xì)菌等微生物居住，而消化細(xì)菌等微生物對(duì)抑制腐敗有機(jī)物和魚類糞便釋放的氨氮具有消化作用，能保持水質(zhì)清新干凈。
實(shí)施本發(fā)明的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料，由于其由木炭、粘土、陶粒和光觸媒劑復(fù)合燒制碳化而成，具有三重結(jié)構(gòu)，對(duì)污染物質(zhì)的吸附由單純的物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，邊吸附邊分解，提高了吸附污染顆粒物種類，提高了吸附效率和飽和容量；而且，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，大大延長(zhǎng)了吸附材料的使用壽命。其吸附效率是普通活性炭的2.5倍，并且克服了使用活性炭會(huì)產(chǎn)生粉末和黑色污染的缺點(diǎn)，對(duì)環(huán)境中的化學(xué)污染物、生物污染物、揮發(fā)性有機(jī)化合物、臭味、煙塵等污染物具有強(qiáng)烈的吸附能力，是凈化環(huán)境的優(yōu)良功能材料。由本發(fā)明的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料制成的空氣凈化抗菌滅菌除臭劑或過濾材料，可用于住宅、賓館、酒店、會(huì)議室、卡拉OK室、汽車、地鐵等室內(nèi)的會(huì)客廳、洗手間、廁所、衣柜、鞋柜、空調(diào)、空氣凈化器等領(lǐng)域的過濾材料的抗菌滅菌或過濾材料的除臭吸附。
權(quán)利要求
1.一種光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料，其特征在于，所述光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料是由木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑的組合物經(jīng)600-1000℃ 高溫煅燒炭化而制成；所述組合物中各組分的重量百分比如下木質(zhì)炭 5％-20％；粘土5％-20％；陶粒55％-89％；光觸媒劑1％-5％；其中，所述木質(zhì)炭的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述粘土的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述陶粒的粒徑為0.5mm-1mm，有效成份大于98％；所述光觸媒劑的粒徑≤15nm，其中納米二氧化鈦(TiO2)的含量大于98％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料，其特征在于，所述光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料是粒狀的，粒徑為1mm-10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的制作方法，其特征在于，將木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑的組合物加入容器內(nèi)，開動(dòng)攪拌器低速檔至中速檔運(yùn)行30-90分鐘，溫度為室溫；然后按1mm-10mm的粒徑擠粒后再用烘爐烘干，再經(jīng)600-1000℃ 高溫煅燒炭化即成；其中，所述組合物中各組分的重量百分比如下木質(zhì)炭 5％-20％；粘土5％-20％；陶粒55％-89％；光觸媒劑1％-5％；其中，所述木質(zhì)炭的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述粘土的粒徑為50μm-1mm，有效成份大于98％；所述陶粒的粒徑為0.5mm-1mm，有效成份大于98％；所述光觸媒劑的粒徑≤15nm，其中納米二氧化鈦(TiO2)的含量大于98。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料的用途，其特征在于，所述光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料可用作對(duì)甲醛氣體的吸附除臭劑；或用作對(duì)氨氣的吸附除臭劑；或用作對(duì)硫化氫氣體的吸附除臭劑；或用作去除水中的殘留氯離子的吸附凈水劑或?yàn)V料；或用作去除水中的氨氮吸附凈水劑或?yàn)V料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料及其制法和用途。所述光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料是由木質(zhì)炭、粘土、陶粒和光觸媒劑的組合物按一定的重量百分比經(jīng)600－1000℃高溫煅燒炭化而制成。本發(fā)明的光觸媒復(fù)合新型炭吸附材料可用作對(duì)甲醛氣體的吸附除臭劑；或用作對(duì)氨氣的吸附除臭劑；或用作對(duì)硫化氫氣體的吸附除臭劑；或用作去除水中的殘留氯離子的吸附凈水劑或?yàn)V料；或用作去除水中的氨氮吸附凈水劑或?yàn)V料。
文檔編號(hào)B01J20/02GK1480254SQ03126840
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者彭云龍 申請(qǐng)人:彭云龍