專利名稱：一種無機膠凝炭材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種功能材料與復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種無機膠凝炭材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
活性炭是一種重要的多孔功能材料，由于具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面活性官能團，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、堿、熱，不溶于水和有機溶劑，活性炭廣泛應(yīng)用于液相和氣相的吸附、脫色、精制、分離、催化領(lǐng)域，在食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等方面有重要意義。但是隨著社會發(fā)展和科技進(jìn)步對活性炭提出了更高的要求，活性炭也顯現(xiàn)出諸多的缺點，例如強度低，大多產(chǎn)品為粉狀、粒狀，成型困難，使用、運輸極為不便，易造成粉塵污染等，嚴(yán)重制約了活性炭及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無機膠凝炭材料及其制備方法，利用無機膠凝劑，將炭材料制成具有一定形狀與較高強度的成型炭制品，可廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的一種無機膠凝炭材料，其原料按照質(zhì)量百分比為無機膠凝劑20-90% ；活性炭粉末80-10%。所述的無機膠凝劑的配方按重量比為CaO 62-69%，SiO2 20-24%, Al2O3 4-7%, Fe2O3 2-5%。所述的無機膠凝劑的制備方法包括以下步驟稱量、混料、煅燒、磨細(xì)、密封保存。所述煅燒的條件為煅燒溫度為1400_1550°C，保溫l_2h，自然冷卻。所述磨細(xì)的條件為干磨，通過200目篩。所述制備方法包括原料混和、成型、養(yǎng)護(hù)。具體制備步驟如下
(1)混料將原料投入混料機中，攪拌均勻；
(2)加水加水繼續(xù)攪拌混合均勻，得到粉料或漿料；
(3)成型將加水混勻后的粉料或漿料置于模具中成型，脫模后置陰涼處放置24小時，使其初凝；
(4)養(yǎng)護(hù)將步驟(3)制備好的半成品放在水中養(yǎng)護(hù)7天以上，取出、晾干，即得到產(chǎn)品。所述的無機膠凝炭材料，可按使用要求加工成一定的形狀，廣泛適用于水與空氣的凈化處理，亦可用作裝飾裝修材料及催化劑或催化劑載體。本發(fā)明的活性炭粉末為市售的各種活性炭粉末。亦可是用他炭材料粉末(如竹炭、 木炭等)替代。除了在儲存、運輸極具優(yōu)勢外，更重要的是能夠充分發(fā)揮活性炭吸附與再生的特性，可以廣泛的應(yīng)用于污水處理、空氣凈化、化工分離、催化劑等諸多領(lǐng)域，創(chuàng)新性地解決活性炭的成型難題，對保護(hù)環(huán)境、構(gòu)筑循環(huán)經(jīng)濟與和諧社會，具有十分重大的意義。
本發(fā)明的效益和優(yōu)越性在于本發(fā)明以市售 的活性炭為原料，利用無機膠凝劑的高強度及其可成型性，將粉末活性炭牢固地結(jié)合在一起，并且可按使用要求加工成一定的形狀，易于再生使用。解決了活性炭強度低、易燃易爆、回收再生困難等缺點，廣泛適用于裝飾裝修、催化劑、催化劑載體及水與空氣的凈化處理。本發(fā)明制備方法簡單易行，原料易得， 成本低廉，炭含量高，性能優(yōu)異，尤其適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式制備步驟分為兩個部分
1、特制無機膠凝劑的配方及制備方法
(1)配方所述的無機膠凝劑按重量分?jǐn)?shù)為CaO 62-69%, SiO2 20-24%, Al2O3 4-7%, Fe2O3 2-5% ο(2)制備方法
(a)稱量CaO 62-69%, SiO2 20-24%, Al2O3 4-7%, Fe2O3 2_5%，粉磨，過 200 目篩，制得混合料。(b)煅燒將混合料置于窯中煅燒，煅燒溫度為1400-1550°C，高火保溫l_2h，自然冷卻。(c)粉磨將煅燒過后得到的燒結(jié)料球磨，過200目蹄，即得無機膠凝劑。密封保
存，備用。2、無機膠凝炭材料的配方及制備方法
(1)配方按照質(zhì)量份數(shù)無機膠凝劑20 90%，活性炭粉末80 10%。(2)制備方法
(a)混料將原料按質(zhì)量配比稱量，投入攪拌機中，混合均勻；
(b)加水根據(jù)成型工藝要求添加適量的水，攪拌混合均勻，得到粉料或漿料；
(c)成型將加水混勻后的漿料或粉料置于模具中成型(澆鑄或壓制)，脫模后置陰涼處放置一天。(d)養(yǎng)護(hù)將上述制備好的半成品放在水中養(yǎng)護(hù)7天以上，取出、晾干，即得到本發(fā)明的產(chǎn)品。附1 苯吸附測定與計算方法
(1)用電子天平稱量已經(jīng)干燥且做好編號的稱量瓶，記下重量Hl1；
(2)將每組樣品按照編號放入稱量好的稱量瓶中，并且用電子天平準(zhǔn)確稱量重量，記為
m2 ；
(3)將苯倒入稱量瓶中，將該稱量瓶置于干燥器底部，把裝有樣品的稱量瓶放在干燥器的格柵上，密封干燥器，放入恒溫的真空干燥箱中；
(4)經(jīng)過24h吸附后，將干燥器內(nèi)裝有樣品的稱量瓶取出，迅速蓋上蓋子用電子天平準(zhǔn)確稱量吸附后的重量，記為m3。結(jié)果由式(式-1)計算
A = IOOD (W3 - U^) (W2 -巧)
(式-ι)
式中A—試樣的苯吸附值，mg/g ；Hl1—空稱量瓶的質(zhì)量，g ； m2_稱量瓶及樣品的質(zhì)量，g ； m3_吸附后稱量瓶及樣品的質(zhì)量，g ； 附2 甲醛吸附測定與計算方法
(1)用電子天平稱量已經(jīng)干燥且做好編號的稱量瓶，記下重量Hl1；
(2)將每組樣品按照編號放入稱量好的稱量瓶中，并且用電子天平準(zhǔn)確稱量重量，記為
m2 ；
(3)將甲醛倒入稱量瓶中，將該稱量瓶置于干燥器底部，把裝有樣品的稱量瓶放在干燥器的格柵上，密封干燥器，放入恒溫的真空干燥箱中；
(4)經(jīng)過24h吸附后，將干燥器內(nèi)裝有樣品的稱量瓶取出，迅速蓋上蓋子，用電子天平準(zhǔn)確稱量吸附后的重量，記為m3。 結(jié)果由(式-2)計算
權(quán)利要求
1.一種無機膠凝炭材料，其特征在于所述無機膠凝炭材料的原料按照質(zhì)量百分比為無機膠凝劑20-90% ；活性炭粉末80-10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機膠凝炭材料，其特征在于所述的無機膠凝劑的配方按重量比為 CaO 62-69%, SiO2 20-24%，Al2O3 4-7%, Fe2O3 2-5%
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無機膠凝炭材料，其特征在于所述的無機膠凝劑的制備方法包括以下步驟稱量、混料、煅燒、磨細(xì)、密封保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無機膠凝炭材料，其特征在于所述煅燒的條件為煅燒溫度為1400-1550°C，保溫l_2h，自然冷卻。
5.一種如權(quán)利要求1-4中任一條中所述的無機膠凝炭材料的制備方法，其特征在于 所述制備方法包括原料混和、成型、養(yǎng)護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無機膠凝炭材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下(1)混料將原料投入混料機中，攪拌均勻；(2)加水加水繼續(xù)攪拌混合均勻，得到粉料或漿料；(3)成型將加水混勻后的粉料或漿料置于模具中成型，脫模后置陰涼處放置M小時，使其初凝；(4)養(yǎng)護(hù)將步驟(3)制備好的半成品放在水中養(yǎng)護(hù)7天以上，取出、晾干，即得到產(chǎn)
全文摘要
本發(fā)明提供一種無機膠凝炭材料及其制備方法，所述材料的原料按照質(zhì)量百分比為活性炭80～10％；無機膠凝劑20～90％。采用無機膠凝劑，經(jīng)過配料、混料、成型、養(yǎng)護(hù)等步驟制備一種無機膠凝炭材料。本發(fā)明制備方法簡單易行，原料易得，成本低廉，炭含量高，性能優(yōu)異，用途廣泛。本發(fā)明利用特制無機膠凝劑的高強度及其可成型性，將活性炭制成具有一定的幾何形狀與較高強度的制品。解決了活性炭形狀松散、強度低、易燃易爆、回收再生困難等難題，廣泛適用于裝飾裝修、催化劑、催化劑載體及水與空氣的凈化處理等諸多領(lǐng)域，尤其適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C04B28/00GK102417329SQ20111023961
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月20日
發(fā)明者吳任平, 陳燕青 申請人:福州大學(xué)