一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法，是將活性炭經過多步驟的化學處理，所述該材料的制備方法為：首先將待改性活性炭置于反應容器中，通入純乙醇蒸汽；將經過初步處理的活性炭加入裝有純乙醇溶液的反應容器中，并通入氮氣，同時攪動，使得反應容器內不殘余空氣；將3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液加入反應容器中，并攪拌；通過真空過濾分離出經過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風干，處理完成后的活性炭封裝備用。該活性炭改性過程簡單，步驟少，按照此方法制備的活性炭能夠有效地去除極低濃度的二氧化硫等酸性氣體。
【專利說明】一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境空氣凈化領域。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】
[0002]隨著經濟與社會的發(fā)展，環(huán)境保護，勞動保護，等對空氣環(huán)境質量提出了更高的要求,工業(yè)生產工藝、特殊行業(yè)等對所處氣體的質量也提出了更高的要求?？諝庵械奈⒘克嵝詺怏w的存在，往往對一些行業(yè)的生產運作造成危害。如:通信機房是一類特殊的工作場所，由于硬件設備的特殊技術要求，機房長期處于密閉狀態(tài)，主要依靠空調通風設備輸送新鮮風量，形成流通空氣。這類數(shù)據中心中設備的正常運行具有非常重要的意義:不僅用于大計算量的計算機和電路板非常的昂貴，并且其所服務的對象需要其穩(wěn)定的運行來保證業(yè)務正常運行，更有其中一部分數(shù)據中心被用于國防或軍事目的。但我國的數(shù)據中心卻頻繁的出現(xiàn)故障，這是由于我國大氣中存在一定濃度的酸性氣體對電路板的腐蝕造成的。根據2012年環(huán)境公報，我國空氣中二氧化硫和二氧化氮氣體年平均濃度分別主要集中分布在20-50 μ g/m3和15~45 μ g/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，導致產品的使用壽命縮減，造成線路短路設備停機的麻煩。雖然現(xiàn)階段數(shù)據中心中通風空調的空氣過濾系統(tǒng)通常是由人造纖維(玻璃纖維、化學纖維等)制成的初效、中效顆粒物過濾器的組合配置，對這種低濃度酸性氣體的過濾效果接近于零。
[0003]當前對于酸性氣體的凈化處理工藝主要是針對工業(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，達到幾百甚至上千ppm[宋磊.活性炭纖維吸附法精細脫除二氧化硫研究.四川大學碩士論文]。對于空氣中極低濃度的酸性氣體幾乎不具備凈化效果?；钚蕴烤哂泻艽蟮谋缺砻娣e和發(fā)達的孔隙結構，因其性價比高、化學穩(wěn)定性好、吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點而成為空氣污染物凈化技術中首選的吸附劑材料，國內有學者利用普通活性炭對3(T300ppm的高濃度SO2進行吸附試驗，研究表明，其對于空氣中二氧化硫等酸性氣體有良好的吸附能力。但活性炭對于極低濃度的酸性氣體吸附效果有限，很難達到上述數(shù)據中心等環(huán)境對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，能夠填補行業(yè)技術空白具有重大的實際意義。

【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明針對當前技術存在缺點和不足，旨在解決當前各種行業(yè)對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。
[0005]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，是將活性炭經過多步驟的化學處理，具體步驟如下:
(1)將活性炭置于第一反應容器中，通入純乙醇蒸汽，反應f3h；
(2)將步驟(1)得到的經過初步處理的活性炭加入到裝有純乙醇溶液的第二反應容器中，并通入氮氣5?15min，同時攪動，使得第二反應容器內不殘余空氣；活性炭與乙醇的質量比是 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容器中，并攪拌；
(4)通過真空過濾分離出經過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風干，處理完成后的活性炭封裝備用。
[0006]本發(fā)明中，步驟(I)中通入的純乙醇蒸汽溫度為15(Tl80°C。
[0007]本發(fā)明中，步驟(2)中所涉及的第二反應容器采用的舒?zhèn)惪藷炕蛘咂渌艚^空氣的反應容器，溶劑是純乙醇溶液，不含水分。
[0008]本發(fā)明中，步驟(3)中所涉及的APTES和乙醇的質量比為1:5_1:20，攪拌時間為l(T20h。
[0009]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相比，具有以下創(chuàng)新和優(yōu)勢:
(I)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?；钚蕴勘砻嫠谋姸嗷鶊F能夠對酸性氣體產生化學吸附，但處理的酸性氣體濃度較高才能達到一定的處理效果。本發(fā)明中首先利用乙醇蒸汽改善活性表面的基團，增加它表面羥基數(shù)目，再將它與APTES溶于乙醇溶液混合，APTES與活性炭表面基團反應，生成的另一種全新基團有著非常好的吸附酸性氣體的能力。
[0010](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。
[0011](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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的中所涉及的改性活性炭的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖1和發(fā)明人依本發(fā)明的技術方案所完成的具體實例，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0014]實施例1
取IOOg活性炭顆粒，將其置于反應容器中，通入16(T18(TC的乙醇蒸汽，反應時間為2?3h，對活性炭進行二次活化；再將經過初步處理的活性炭裝入舒?zhèn)惪藷恐校⒓尤爰円掖既芤?00ml，并通入氮氣l(Tl5min，同時攪動，使得燒瓶內不殘余空氣；將20g的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)溶液加入燒瓶中，攪拌15h ;通過真空過濾分離出經過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風干，處理完成后的活性炭封裝備用。
[0015]取制得的活性炭1，通入空氣，進行靜態(tài)吸附試驗，以測試其凈化效果。主要考量活性炭對空氣中二氧化硫和二氧化氮的吸收。吸附柱的尺寸為35mmX 150mm，稀釋的空氣氣流量為110mL/min，實驗溫度為15?25°C。通過測定通過吸附柱前后的SO2和NO2的濃度，計算去除效率，具體實驗數(shù)據見表I。
[0016]實施例2取100g活性炭顆粒，將其置于反應容器中，通入16(T18(TC的乙醇蒸汽，反應時間為2~3h，對活性炭進行二次活化；再將經過初步處理的活性炭裝入舒?zhèn)惪藷恐?，并加入純乙醇溶?00ml，并通入氮氣l(Tl5min，同時攪動，使得燒瓶內不殘余空氣；將40g的APTES溶液加入燒瓶中，攪拌15h ;通過真空過濾分離出經過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風干，處理完成后的活性炭封裝備用。
[0017]取制得的活性炭2，通入空氣，進行靜態(tài)吸附試驗，以測試其凈化效果。主要考量活性炭對空氣中二氧化硫和二氧化氮的吸收。吸附柱的尺寸為 35mmX 150mm，表觀氣速為
0.34m/s,實驗溫度為15~25°C。通過測定通過吸附柱前后的SO2和NO2的濃度，計算去除效率，具體實驗數(shù)據見表1。
[0018]實施例3
取100g活性炭顆粒，將其置于反應容器中，通入16(T18(TC的乙醇蒸汽，反應時間為2~3h，對活性炭進行二次活化；再將經過初步處理的活性炭裝入舒?zhèn)惪藷恐?，并加入純乙醇溶?00ml，并通入氮氣l(Tl5min，同時攪動，使得燒瓶內不殘余空氣；將60g的APTES溶液加入燒瓶中，攪拌15h ;通過真空過濾分離出經過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風干，處理完成后的活性炭封裝備用。
[0019]取制得的活性炭3，通入空氣，進行靜態(tài)吸附試驗，以測試其凈化效果。主要考量活性炭對空氣中二氧化硫和氮氧化物的吸收。吸附柱的尺寸為 35mmX 150mm，表觀氣速為
0.34m/s,實驗溫度為15~25°C。通過測定通過吸附柱前后的SO2和NO2的濃度，計算去除效率，具體實驗數(shù)據見表1。
[0020]對比例4
直接取未經過處理的活性炭4，通入空氣，進行靜態(tài)吸附試驗，以測試其凈化效果。主要考量活性炭對空氣中二氧化硫和二氧化氮的吸收。吸附柱的尺寸為35mmX 150mm，表觀氣速為0.34m/s,實驗溫度為15~25°C。通過測定通過吸附柱前后的SO2和NO2的濃度，計算去除效率，具體實驗數(shù)據見表1。
[0021]表1不同活性炭的凈化吸附效果統(tǒng)計表
【權利要求】
1.一種能有效去除空氣中微量酸性氣體的活性炭改性方法，是將活性炭經過多步驟的化學處理，其特征在于具體步驟如下: (1)將活性炭置于第一反應容器中，通入純乙醇蒸汽，反應f3h； (2)將步驟(1)得到的經過初步處理的活性炭加入到裝有純乙醇溶液的第二反應容器中，并通入氮氣5~15min，同時攪動，使得第二反應容器內不殘余空氣；活性炭與乙醇的質量比是 1:200-1:500 ； (3)將3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液加入到第二反應容器中，并攪拌； (4)通過真空過濾分離出經過處理的活性炭，用去離子水洗滌并自然風干，處理完成后的活性炭封裝備用。
2.根據權利要求書I中所述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，其特征在于，步驟(1)中通入的純乙醇蒸汽溫度為150~180.C。
3.根據權利要求書I中所述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，其特征在于，步驟(2)中所涉及的第二反應容器采用的舒?zhèn)惪藷炕蛘吒艚^空氣的反應容器，溶劑是純乙醇溶液，不含水分。
4.根據權利要求書I中所述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，其特征在于，步驟⑶中所涉及3-氨丙基三乙氧基硅烷和乙醇的質量比為1:5-1:20，攪拌時間為l0~20h。
【文檔編號】B01D53/02GK103894148SQ201410100320
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】徐斌, 吳婭 申請人:同濟大學