本發(fā)明涉及生物質(zhì)原料制活性炭技術(shù)及應(yīng)用其處理廢氣的設(shè)備，尤其是一種板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭及其廢氣凈化設(shè)備。

二、

背景技術(shù)：

在許多生產(chǎn)和生活環(huán)境中都存在著有機(jī)揮發(fā)物污染空氣的情況，如涂料生產(chǎn)車間、家具油漆車間、新裝修的辦公或住宅房間空氣中都含有甲醛、苯系有機(jī)物或其他有機(jī)溶劑揮發(fā)物，如果人長期處于含有這些有機(jī)揮發(fā)物的環(huán)境中，對(duì)身體有較大危害，甚至有致癌的隱患，對(duì)這些有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理是非常必要的?；钚蕴恳褟V泛應(yīng)用于治理空氣和水質(zhì)污染，常用的為顆粒活性炭，近年來開發(fā)了蜂窩活性炭，使用較方便，在市場上很受歡迎，但目前這類窩活性炭是在煤粉或木炭粉中加入煤焦油等粘結(jié)劑經(jīng)攪拌混合、壓制成型，再用水蒸汽活化而制成的，其孔隙結(jié)構(gòu)以微孔為主，中孔很少，吸附去除較大分子有機(jī)氣體如苯系物的容量較小，同時(shí)，這類蜂窩活性炭吸附飽和后再生較麻煩，使用一定時(shí)間后就必須更換，使用成本較高，即使通過再生也難以恢復(fù)到原吸附量。近年來，已有可再生的蜂窩活性炭的專利報(bào)導(dǎo)，如申請(qǐng)?zhí)枮?01410728499.8的發(fā)明專利“一種光降解甲醛蜂窩活性炭的制備方法”，其特征是以成品粉狀活性炭與復(fù)合粘結(jié)劑混合攪拌均勻后用模具壓制成型，經(jīng)高溫處理后浸入納米TiO₂懸浮液，再經(jīng)加熱烘干而制得，它的吸附量由粉狀活性炭的性能所決定，而且因粘合劑的加入而降低了原粉狀活性炭的吸附性能；申請(qǐng)?zhí)枮?01410830775.1的發(fā)明專利“光催化蜂窩活性炭網(wǎng)”，其特征是以煤粉為原料，用粘土、羧甲基纖維素和煤焦油為組分的復(fù)合粘結(jié)劑，經(jīng)攪拌混合均勻后壓制成型，再在高溫爐中炭化和水蒸汽或二氧化碳活化而制得，其孔隙結(jié)構(gòu)以微孔為主，且產(chǎn)品中含有粘土等雜質(zhì)，其灰分含量較高，產(chǎn)品的吸附性能較差，對(duì)較大分子有機(jī)氣體的吸附量較??；又如申請(qǐng)?zhí)枮?01110400491.5的發(fā)明專利“一種蜂窩活性炭及其制備方法和采用該蜂窩活性炭的空氣凈化機(jī)”，其特征是將粉狀活性炭與硅酸鹽、負(fù)離子粉、納米TiO₂混合均勻，并經(jīng)球磨、榨泥、練泥、成型、煅燒工序而制成，它存在灰分含量高，吸附性能差，同時(shí)，由于少量的納米TiO₂混合在大量的活性炭中，在蜂窩活性炭表面產(chǎn)生光催化的效果就非常差。我國板栗果蓬資源豐富，目前，它除了被用作燃料外尚未得到較有價(jià)值的開發(fā)利用，如板栗果蓬得到高值化利用，將對(duì)促進(jìn)板栗產(chǎn)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用。基于上述背景，本專利發(fā)明了以板栗果蓬為原料，用磷酸活化法制備光催化蜂窩活性炭及其制備方法，并發(fā)明了應(yīng)用這種蜂窩活性炭的廢氣凈化設(shè)備。該蜂窩活性炭具有中孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附力強(qiáng)、對(duì)較大分子有機(jī)物的吸附力強(qiáng)、并能進(jìn)行光催化再生和使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專利發(fā)明了一種板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭及其制備方法，利用板栗果蓬為原料，經(jīng)粉碎后與磷酸溶液混合均勻，在一定溫度下原料中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素被磷酸催化降解、熱解而塑化產(chǎn)生糖類和焦油等粘結(jié)性物質(zhì)，并在塑化料中添加適量的木焦油以增強(qiáng)物料的粘結(jié)性，對(duì)塑化料進(jìn)行研磨捏合以縮小顆粒間隙，使顆粒結(jié)合更緊密，同時(shí)讓焦油充分滲透到顆粒中去，更有利于粒子之間的粘結(jié)，從而提高壓制成型的強(qiáng)度。將經(jīng)研磨捏合的塑化料置于成型模具中壓制成蜂窩狀，然后經(jīng)干燥硬化、炭化、活化、浸洗、干燥、附載納米二氧化鈦等步驟制成光催化蜂窩活性炭產(chǎn)品，其制備操作是這樣的：將板栗果蓬干燥到含水率小于20％，用粉碎機(jī)粉碎成20～60目，將粉狀料與濃度為60～85％的磷酸溶液按酸料重量比為1.8～2.5∶1比例在混合設(shè)備中攪拌混合均勻，將混合料置于塑化設(shè)備中在100～110℃下塑化4～6小時(shí)，將塑化料與木焦油按重量比5∶1加入木焦油攪拌均勻，并置于研磨設(shè)備中進(jìn)行研磨捏合0.5～1小時(shí)，然后將其置于模具中壓制成蜂窩狀，用烘干設(shè)備在150～200℃下進(jìn)行干燥硬化，最后將其置于炭活化設(shè)備中在500～600℃下炭化和活化2～3小時(shí)，再將蜂窩活化炭冷卻至200℃以下，置于熱水中進(jìn)行浸洗以回收磷酸，直至浸洗到PH值≥5，用烘干設(shè)備在150～200℃下進(jìn)行烘干，將蜂窩活性炭置于濃度為2～3％的納米二氧化鈦懸浮液中浸漬1～2小時(shí)，最后在150～200℃下烘干2～3小時(shí)即制得了板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭產(chǎn)品。2～3％的納米二氧化鈦懸浮液是這樣配制的的：稱取P25納米二氧化鈦40～60克，分散在1000ml水中用高速分散機(jī)制成懸浮液，再加入1000ml濃度為2％的中粘度聚乙烯醇溶液，并攪拌均勻。本發(fā)明所述板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭產(chǎn)品的外表面附載了納米二氧化鈦光催化劑，在吸附的同時(shí)可使有機(jī)物被光催化氧化成二氧化碳與水，從而提高其吸附能力，也可通過光照射再生以恢復(fù)其吸附力，具有使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所述的廢氣凈化設(shè)備是這樣的：它的主體結(jié)構(gòu)為橫截面正方形的長方體，它由廢氣進(jìn)口3、安裝支座4、廢氣凈化設(shè)備殼體5、活性炭放置網(wǎng)支撐腳6、蜂窩活性炭7、紫外燈管8、活性炭放置網(wǎng)9、清潔氣體出口10、維修門密封材料11和維修門12所構(gòu)成。廢氣進(jìn)口3在底部，清潔氣體出口10在頂部；在廢氣凈化設(shè)備殼體內(nèi)部自下往上均勻設(shè)置間距相等的多層活性炭放置網(wǎng)9，它放置在支撐腳6上，在每層活性炭放置網(wǎng)下方設(shè)置多支紫外燈管，在每層活性炭放置網(wǎng)上堆放蜂窩活性炭7，在最頂層活性炭放置網(wǎng)的上方設(shè)置多支紫外燈管，蜂窩活性炭層的表面與紫外燈管間留有適當(dāng)距離，以便紫外光照射到蜂窩活性炭的方孔中。有機(jī)廢氣從進(jìn)氣口3通入凈化設(shè)備中，依次通過多層蜂窩活性炭層，廢氣中的有機(jī)氣體一方面被活性炭吸附，同時(shí)又在紫外光照射下被催化氧化成二氧化碳和水，從而提高對(duì)廢氣的凈化效率。廢氣通過多層蜂窩活性炭層的吸附與光催化氧化后，從頂部的清潔氣體出口10排出。在廢氣凈化設(shè)備停止凈化作業(yè)期間，可開啟紫外燈照射蜂窩活性炭，對(duì)被吸附的有機(jī)物進(jìn)行催化氧化，恢復(fù)其吸附性能，實(shí)現(xiàn)活性炭的自助再生，延長蜂窩活性炭的使用壽命；當(dāng)凈化設(shè)備中的活性炭需要更換效時(shí)，可通過打開維修門12進(jìn)行更換，操作較方便。

四、附圖說明

附圖1為本發(fā)明所述一種板栗果蓬基蜂窩活性炭的制備工藝流程示意圖；附圖2和附圖3分別為本發(fā)明所述蜂窩活性炭的立面剖視、俯視結(jié)構(gòu)示意圖，1為活性炭主體，2為方孔；圖4為本發(fā)明所述廢氣凈化設(shè)備的正立面剖視結(jié)構(gòu)示意圖，3為廢氣進(jìn)口，4為安裝支座，5為廢氣凈化設(shè)備殼體，6為活性炭放置網(wǎng)支撐腳，7為蜂窩活性炭，8為紫外燈管，9為活性炭放置網(wǎng)，10為清潔氣體出口；圖5為本發(fā)明所述廢氣凈化設(shè)備的側(cè)立面剖視結(jié)構(gòu)示意圖，11為維修門密封材料，12為維修門，其余部件說明同上。

五、具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述一種板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭是這樣制備的：將板栗果蓬干燥到含水率小于20％，用粉碎機(jī)粉碎成20～60目，將粉狀料與濃度60～85％的磷酸溶液按酸料重量比為1.8～2.5∶1的比例在混合設(shè)備中攪拌混合均勻，再將混合料置于塑化設(shè)備中在100～110℃下塑化4～6小時(shí)，將塑化料與木焦油按重量比5∶1加入木焦油攪拌均勻，并置于研磨設(shè)備中研磨捏合0.5～1小時(shí)，然后將其置于模具中壓制成蜂窩狀，用烘干設(shè)備在150～200℃下干燥硬化，最后將其置于炭活化設(shè)備中在500～600℃下炭活化2～3小時(shí)，將蜂窩活化炭冷卻至200℃以下，置于熱水中浸洗以回收磷酸，直至浸洗到PH值≥5，然后用烘干設(shè)備在150～200℃下烘干，將蜂窩活性炭置于濃度2～3％的納米二氧化鈦懸浮液中浸漬1～2小時(shí)，最后在150～200℃下烘干2～3小時(shí)即制得板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭產(chǎn)品。納米二氧化鈦懸浮液的配制方法：稱取P25納米二氧化鈦40～60克，分散在1000ml水中用高速分散機(jī)制成懸浮液，再加入1000ml濃度2％的中粘度聚乙烯醇溶液，并攪拌均勻即完成了2～3％納米二氧化鈦懸浮液的配制。

實(shí)例1

將板栗果蓬干燥到含水率小于20％，用粉碎機(jī)粉碎成20～60目，取粉狀料1000克與濃度60％的磷酸溶液按酸料重量比為2.5∶1的比例在混合設(shè)備中攪拌混合均勻，再將混合料置于塑化設(shè)備中在110℃下塑化4小時(shí)，將塑化料與木焦油按重量比5∶1加入木焦油并混合均勻，并置于研磨設(shè)備中研磨捏合1小時(shí)，然后將其置于模具中壓制成蜂窩狀，用烘干設(shè)備在200℃下進(jìn)行干燥硬化，最后將其置于炭活化設(shè)備中在550℃下炭活化3小時(shí)，將蜂窩活化炭冷卻至200℃以下，置于熱水中浸洗以回收磷酸，直至浸洗到炭的PH值≥5，用烘干設(shè)備在200℃下進(jìn)行烘干，將蜂窩活性炭置于濃度為2％的納米二氧化鈦懸浮液中浸漬2小時(shí)后取出，最后在200℃下烘干2小時(shí)即制得了板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭產(chǎn)品，經(jīng)取樣檢測(cè)，該蜂窩活性炭產(chǎn)品的苯吸附率為45％，四氯化碳吸附率為65％，正壓抗壓強(qiáng)度為0.7MPa。2％納米二氧化鈦懸浮液是這樣配制的：稱取P25納米二氧化鈦40克，將它分散在1000ml水中，用高速分散機(jī)以600轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分散30分鐘制成懸浮液，再加入1000ml濃度2％的中粘度聚乙烯醇溶液，繼續(xù)攪拌15分鐘即完成了2％的納米二氧化鈦懸浮液的配制。

實(shí)例2

將板栗果蓬干燥到含水率小于20％，用粉碎機(jī)粉碎成20～60目，取粉狀料1000克與75％的磷酸溶液按酸料重量比為2.0∶1的比例在混合設(shè)備中攪拌混合均勻，再將混合料置于塑化設(shè)備中在110℃下塑化3小時(shí)，將塑化料與木焦油按重量比5∶1加入木焦油混合均勻，并置于研磨設(shè)備中研磨捏合1小時(shí)，然后將其置于模具中壓制成蜂窩狀，用烘干設(shè)備在200℃下進(jìn)行干燥硬化，最后將其置于炭活化設(shè)備中在500℃下炭活化3小時(shí)，將蜂窩活化炭冷卻至200℃以下，并置于熱水中浸洗以回收磷酸，直至浸洗到PH值≥5，用烘干設(shè)備在200℃下進(jìn)行烘干，將蜂窩活性炭置于2％的納米二氧化鈦懸浮液中浸漬2小時(shí)，最后在200℃下烘干2小時(shí)即制得了板栗果蓬基光催化蜂窩活性炭產(chǎn)品，經(jīng)取樣檢測(cè)，該蜂窩活性炭產(chǎn)品的苯吸附率為51％，四氯化碳吸附率為72％，正壓抗壓強(qiáng)度為0.8MPa。2％的納米二氧化鈦懸浮液配制操作同實(shí)例1。