專(zhuān)利名稱：一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保、化工和醫(yī)學(xué)衛(wèi)生行業(yè)中的吸附殺菌材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，由于各種化學(xué)和生物制品的使用越來(lái)越多，環(huán)境污染，特別是室內(nèi)有毒、有害氣體的污染日趨惡化，對(duì)人們的身體健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，人們迫切需要各種能夠長(zhǎng)期發(fā)揮作用、有效清除室內(nèi)有毒、有害氣體，并且不產(chǎn)生二次污染的吸附材料。將竹材、木材或果殼等原料在隔絕空氣或通入少量空氣的條件下加熱使其分解制得炭(竹炭、木炭、果殼炭等)。炭(竹炭、木炭、果殼炭等)的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有很大的比表面積和較強(qiáng)的吸附性能。而炭作為常用的吸附材料，普遍存在著吸附飽和這一缺點(diǎn)。新型的納米二氧化鈦光觸媒水溶膠是用化學(xué)合成的方法直接制成，其在光的作用下，納米二氧化鈦會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化分解能力極強(qiáng)的自由基和活性氧，這些產(chǎn)物可把吸附在炭表面及微孔內(nèi)壁中的有機(jī)污染物分解成二氧化碳和水，同時(shí)可以將所吸附的各種有害微生物殺滅。
專(zhuān)利申請(qǐng)案02139274.9中提供料一種高吸附性光催化劑及載體材料，該案需要使用淀粉，淀粉顆粒覆蓋在光催化劑表面，大大影響了光催化劑的催化效率，同時(shí)造成納米顆粒團(tuán)聚失效。該案中使用的是300--800目的活性炭顆粒，由于顆粒太小，加工生產(chǎn)易造成粉塵污染，嚴(yán)重的有爆炸的危險(xiǎn)，制得的吸附材料不能單獨(dú)使用，還需結(jié)合載體才能使用，應(yīng)用領(lǐng)域受到很大限制。
專(zhuān)利申請(qǐng)案200310112754中提供了一種納米改性光催化炭吸附殺菌材料，該案用80---200目的粉狀炭和納米二氧化鈦及其抗菌劑為原料混合而成，由于炭粒小，加工生產(chǎn)易造成粉塵污染，嚴(yán)重的有爆炸的危險(xiǎn)，制得的吸附材料使用時(shí)容易泄露造成使用環(huán)境的污染；采用的納米二氧化鈦及抗菌劑是在使用時(shí)用納米材料制成乳液，其容易造成納米顆粒團(tuán)聚而失去光催化及抗菌活性。
專(zhuān)利申請(qǐng)案200410037685.3中提供了一種納米改性保健竹炭的生產(chǎn)方法，該案采用20-400目的竹炭顆粒為原料，與納米二氧化鈦及其抗菌劑為原料混合而成，其也有上一案的同樣的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種更為高效、長(zhǎng)效的炭吸附材料，且同時(shí)具備殺菌功能的新型納米改性炭產(chǎn)品，其可在光的作用下將吸附在微孔中的有機(jī)污染物分解從而實(shí)現(xiàn)自然再生。
為了達(dá)到上述的技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案包括以下內(nèi)容一種納米光觸媒改性炭吸附材料，以木材、竹材或果殼為原料，用常規(guī)熱解工藝制成單粒幾何最大尺寸為0.9-50毫米(即留于20目標(biāo)準(zhǔn)篩)的顆粒狀炭；與用化學(xué)法直接合成的納米光觸媒水溶膠經(jīng)過(guò)加溫、浸泡、混合后，所用的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠中含有的二氧化鈦的重量比濃度為0.01％-2.0％；然后經(jīng)過(guò)常溫或加熱干燥后制成。
所述的顆粒狀炭粒單粒最大幾何尺寸為0.9-50毫米(即留于20目標(biāo)準(zhǔn)篩)。所述的化學(xué)法直接合成的納米光觸媒水溶膠中含有的二氧化鈦的重量比濃度為0.01％-2.0％，該溶膠顆粒小且均勻穩(wěn)定，最小粒徑可達(dá)2-3納米，光催化效率高且同時(shí)具備殺菌功能，無(wú)需再加納米抗菌劑。所述的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠與顆粒炭混合的重量比為0.001-500∶1。述的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠與顆粒炭混合的最佳重量比為0.05-100∶1。
一種生產(chǎn)納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料的生產(chǎn)工藝，該工藝包括a、采用600℃-950℃溫度將木材、竹材或果殼進(jìn)行熱解，制成炭，再將炭粉碎制成單粒最大幾何尺寸為0.9-50毫米的顆粒狀炭；b、將上述的顆粒狀炭與上述的化學(xué)法直接合成的納米光觸媒水溶膠進(jìn)行混合和攪拌；c、將上述的混合物放置到真空壓力容器中，并對(duì)其進(jìn)行加壓與抽真空的處理；d、將上述裝有混和物料的容器先進(jìn)行加壓再抽真空或只加壓不抽真空或只加溫不加壓不抽真空處理，將納米二氧化鈦光觸媒均勻負(fù)載在炭粒內(nèi)孔壁及表面；e、最后將上述的混合物進(jìn)行常溫或加熱干燥處理。
所述的加壓工藝過(guò)程中的壓力范圍為1×102-2×104Kpa，最佳壓力范圍為1×102-6×103Kpa；所述的抽真空工藝過(guò)程中的真空度為1×105-1×10-6pa，最佳范圍為1×104-1×10-2pa。
通過(guò)采用上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明獲得了以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和效果1、是使用0.9-50毫米炭粒，方便實(shí)際應(yīng)用中使用，避免顆粒太細(xì)造成泄漏從而造成生產(chǎn)和使用場(chǎng)所的污染，可直接用無(wú)紡布包裝后放在室內(nèi)和汽車(chē)內(nèi)吸附甲醛、苯系物等有毒有害氣體，同時(shí)在光觸媒的作用下將吸附在炭中的有害有毒物質(zhì)分解成二氧化碳和水，并將吸附的病菌殺死，實(shí)現(xiàn)炭吸附能力的再生；2、采用化學(xué)法直接合成的納米光觸媒水溶膠，保證了納米顆粒的穩(wěn)定，避免了采用納米材料調(diào)制納米乳液容易造成納米顆粒團(tuán)聚而失去活性的缺點(diǎn)，且采用化學(xué)法直接合成的納米光觸媒水溶膠同時(shí)具有殺菌功能，無(wú)需再另加納米抗菌劑；3、采用加壓-循環(huán)生產(chǎn)工藝保證了納米光觸媒顆粒在炭粒內(nèi)孔壁的徹底均勻分布，減少納米材料的消耗，提高材料的吸附分解效率。

具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述實(shí)施例1a.將竹子的主干截成段，用最終炭化溫度為600-950℃的常規(guī)熱解工藝加工制成0.9-50毫米的顆粒狀竹炭；b.將含有二氧化鈦重量比為0.01％-2.0％的化學(xué)合成納米溶膠與上述的顆粒狀竹炭按照重量比0.001-500∶1進(jìn)行均勻混合；C.將上述的混合物放置到可以進(jìn)行加壓和抽真空的容器中，進(jìn)行加壓-抽真空處理；在上述的操作過(guò)程中進(jìn)行加壓的壓力為1×102-2×104Kpa，抽真空時(shí)的真空度為1×104--1×10-2pa，循環(huán)操作的次數(shù)為1次；d.將上述的納米改性竹炭材料進(jìn)行常溫干燥，即可制得成品納米光觸媒改性炭吸附材料。
經(jīng)檢測(cè)，成品納米光觸媒改性炭吸附材料的理化性能指標(biāo)如下外觀黑色碳含量85％二氧化鈦有效含量＜5％。
實(shí)施例2a.將竹子的主干截成段，用最終炭化溫度為600℃-700℃的常規(guī)熱解工藝加工制成2-5毫米的顆粒狀竹碳；b.將含有二氧化鈦重量比為0.01％-0.05％的化學(xué)合成納米溶膠與上述的顆粒狀竹碳按照重量比0.05-100∶1進(jìn)行均勻混合。
C.將上述的混合物放置到可以進(jìn)行加壓和抽真空功能的壓力容器中，進(jìn)行加壓同時(shí)進(jìn)行攪拌；在上述的操作過(guò)程中進(jìn)行加壓，壓力為1×102-6×103Kpa，上述的操作的循環(huán)次數(shù)為2次。
d.將納米光觸媒改性炭吸附材料進(jìn)行加熱干燥，即可制得成品納米光觸媒改性炭吸附材料。
實(shí)施例3a.將竹子的主干截成段，用最終炭化溫度為650℃-750℃的常規(guī)熱解工藝加工制成6-10毫米的顆粒狀竹炭；b.將含有二氧化鈦重量比為1％-2％的化學(xué)合成納米溶膠與上述的顆粒狀竹炭按照重量比100∶1進(jìn)行均勻混合。
C.將上述的混合物放置到可以進(jìn)行加壓和抽真空功能的壓力容器中，在上述的操作過(guò)程中進(jìn)行抽真空處理，使用的真空度為1×105-1×10-6pa。
d.將納米光觸媒改性炭吸附材料進(jìn)行常溫或加熱干燥。即可制得成品納米光觸媒改性炭吸附材料。
實(shí)施例4a.將竹子的主干截成段，用最終炭化溫度為800℃的常規(guī)熱解工藝加工制成1-3毫米的顆粒狀竹炭；b.將含有二氧化鈦重量比為0.5-1％的化學(xué)合成納米溶膠與上述的顆粒狀竹炭按照重量比50∶1進(jìn)行均勻混合；C.將上述的混合物放置到容器中，同時(shí)進(jìn)行攪拌；上述的操作時(shí)間一般在20-30分鐘；d.將納米光觸媒改性炭吸附材料進(jìn)行常溫或加熱干燥。即可制得成品納米光觸媒改性炭吸附材料。
實(shí)施例5a.將竹子的主干截成段，用最終炭化溫度為750℃-850℃的常規(guī)熱解工藝加工制成3-5毫米的顆粒狀竹炭；b.將含有二氧化鈦重量比為0.5％的化學(xué)合成納米溶膠與上述的顆粒狀竹炭按照重量比200∶1進(jìn)行均勻混合；C.將上述的混合物放置到壓力容器中，進(jìn)行反復(fù)的加壓和恢復(fù)常壓處理并將上述的過(guò)程進(jìn)行多次的循環(huán)；在上述的操作過(guò)程中進(jìn)行加壓的壓力為1×104-1×10-2pa，循環(huán)的次數(shù)一般控制在2-4次；d.將納米光觸媒改性炭吸附材料進(jìn)行常溫或加熱干燥，即可制得成品納米光觸媒改性炭吸附材料。
實(shí)施例6a.將竹子的主干截成段，用最終炭化溫度為850℃-950℃的常規(guī)熱解工藝加工制成5-8毫米的顆粒狀竹炭；b.將含有二氧化鈦重量比為2％的化學(xué)合成納米溶膠與上述的顆粒狀竹炭按照重量比400∶1進(jìn)行均勻混合。
C.將上述的混合物放置到壓力容器中，進(jìn)行反復(fù)的抽真空和恢復(fù)常壓處理并將上述的過(guò)程進(jìn)行多次的循環(huán)；在上述的操作過(guò)程中采用的真空度為1×10-2pa，循環(huán)的次數(shù)一般控制在3次。
d.將納米光觸媒改性炭吸附材料進(jìn)行常溫或加熱干燥，即可制得成品納米光觸媒改性炭吸附材料。
權(quán)利要求
1.一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料，其特征在于木材、竹材或果殼為原料，用常規(guī)熱解工藝制成顆粒單粒幾何最大尺寸為0.9-50毫米(即留于20目標(biāo)準(zhǔn)篩)的顆粒狀炭；與化學(xué)合成納米水溶膠經(jīng)過(guò)加溫、加壓、浸泡和混合，所用的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠中含有的二氧化鈦的重量比濃度為0.01％-2.0％；然后經(jīng)過(guò)常溫或加熱干燥制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料，其特征在于所述的顆粒狀炭的顆粒單粒最大幾何尺寸為0.9-50毫米(即留于20目標(biāo)準(zhǔn)篩)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料，其特征在于化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠中含有的二氧化鈦的最佳重量比濃度為0.25％-1.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料，其特征在于所述的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠與顆粒炭混合的重量比為0.001-500∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料，其特征在于所述的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠與顆粒炭混合的最佳重量比為0.05-100∶1。
6.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝包括a、采用600℃-950℃溫度將木材、竹材或果殼進(jìn)行熱解制成炭，再將炭粉碎成幾何最大尺寸為0.9-50毫米(即留于20目標(biāo)準(zhǔn)篩)的顆粒狀炭；b、將上述的顆粒狀炭與上述的納米光觸媒水溶膠進(jìn)行混合和攪拌；c、將上述的混合物放置到真空壓力容器中，并對(duì)其進(jìn)行加熱及加壓與抽真空的循環(huán)處理；d、將上述裝有混和物料的容器先進(jìn)行加壓再抽真空或只加壓不抽真空或只加溫不加壓不抽真空處理，將納米二氧化鈦光觸媒均勻地負(fù)載在炭粒內(nèi)孔及表面；e、最后將上述的混合物進(jìn)行常溫或加熱干燥處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的加壓工藝過(guò)程中的壓力范圍為1×102-2×104Kpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7任意一個(gè)所述的納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的加壓工藝過(guò)程中的最佳壓力范圍為1×102-6×103Kpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的抽真空工藝過(guò)程中的真空度為1×105-1×10-6pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或者9任意一個(gè)所述的納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的抽真空工藝過(guò)程中的最佳真空度為1×104-1×10-2pa。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保、化工和醫(yī)學(xué)衛(wèi)生行業(yè)中的吸附殺菌材料制造技術(shù)領(lǐng)域。一種納米光觸媒改性炭吸附殺菌材料，以木材、竹材或果殼為原料，用常規(guī)熱解工藝制成顆粒單粒幾何最大尺寸為0.9－50毫米(即留于20目標(biāo)準(zhǔn)篩)的顆粒狀炭；與化學(xué)合成納米水溶膠經(jīng)過(guò)加溫、加壓、浸泡和混合，所用的化學(xué)合成納米光觸媒水溶膠中含有的二氧化鈦的重量比濃度為0.01％－2.0％；然后經(jīng)過(guò)常溫或加熱干燥制成。本發(fā)明可以提供一種更為高效、長(zhǎng)效的炭吸附材料，且同時(shí)具備殺菌功能的新型納米改性炭產(chǎn)品，其可在光的作用下將吸附在微孔中的有機(jī)污染物分解從而實(shí)現(xiàn)自然再生。
文檔編號(hào)B01J20/20GK1970141SQ200510101449
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者嚴(yán)義清 申請(qǐng)人:嚴(yán)義清