本發(fā)明涉及電石爐氣粉塵的綜合利用方法，尤其涉及利用電石爐氣粉塵制備空氣凈化件的方法，本發(fā)明進一步涉及由該方法制備得到的空氣凈化件及其在凈化空氣中的應(yīng)用，屬于電石爐氣粉塵的再利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
“十二五”期間，中國電石行業(yè)在聚氯乙烯、1,4-丁二醇等下游行業(yè)的快速發(fā)展帶動下，各地自我配套的電石項目上馬比較多，電石產(chǎn)能再次進入飛速增長期。截至2015年末，中國國內(nèi)電石企業(yè)255余家，產(chǎn)能達到4500萬t/年。其中，技術(shù)裝備水平高、節(jié)能環(huán)保效果顯著的密閉式電石爐產(chǎn)能達到3552萬t/年。采用密閉電石爐生產(chǎn)1t電石副產(chǎn)爐氣約400Nm3，爐氣中含有質(zhì)量濃度為130～200g/Nm3的粉塵，因此，電石爐氣粉塵的排放量巨大。由于粉塵密度較輕、黏度較大、粒度較細，具有較大的比表面積，再加上粉塵中含有較多的焦炭粉塵，磨蝕性較強以及粉塵中比電阻較大等因素，治理難度比較大，目前尚未得到有效利用。電石爐氣粉塵屬于工業(yè)廢棄物，直接排放對環(huán)境危害較大，必須對其加以回收并進行高值化利用。
大量被舍棄的電石爐氣粉塵占用一定土地，并容易對周圍環(huán)境造成一定污染。隨著電石產(chǎn)能規(guī)模加大，這種污染將變得越來越嚴(yán)重。如何提高電石爐氣粉塵的綜合利用率及其附加值成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵科技問題，隨著電石工業(yè)的蓬勃發(fā)展，電石爐氣粉塵的處理成為各電石生產(chǎn)企業(yè)所面臨的巨大難題，環(huán)保要求水平的不斷提高和資源綜合利用技術(shù)的發(fā)展，使得人們在研究電石產(chǎn)品合理利用的同時，迫切需要進行電石爐氣粉塵處理技術(shù)的研究，對電石爐氣粉塵進行高值化的開發(fā)利用，以實現(xiàn)資源的綜合利用。
目前對電石爐氣粉塵的利用研究較少，尤其利用電石爐氣粉塵制備空氣凈化件技術(shù)尚未見報道，因此利用電石爐氣粉塵制備需求量較大的空氣凈化件將具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一是應(yīng)用電石爐氣粉塵制備得到空氣凈化件；
本發(fā)明的目的之二是將所制備的空氣凈化件應(yīng)用于凈化空氣。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種利用電石爐氣粉塵制備空氣凈化件的方法，包括以下步驟：
(1)將電石爐氣粉塵、成孔劑和氫氧化鈉混合后在900-1000℃的溫度下燒制得到產(chǎn)物A。
(2)將產(chǎn)物A噴涂在涂有多孔載體的粘合劑上，在惰性條件下加熱，得到產(chǎn)物B；
(3)加熱后的產(chǎn)物B再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化，即得空氣凈化件。
為了達到更好的效果，步驟(1)中將電石爐氣粉塵、成孔劑和氫氧化鈉按照(80-150)：(3-20)：(3-10)的質(zhì)量比例進行配伍。
步驟(1)中所述的燒制時間優(yōu)選為3-5小時。
為了達到更好的技術(shù)效果，步驟(2)中所述的加熱溫度優(yōu)選為120～250℃，更優(yōu)選為120～200℃，最優(yōu)選為140～150℃；
步驟(3)所述的干燥硬化時間優(yōu)選為大于或等于48小時。
本發(fā)明所述電石爐氣粉塵來源于電石爐的爐氣除塵系統(tǒng)，屬于工業(yè)廢棄物，對電石爐氣粉塵沒有特殊限制或要求，來源于電石爐的爐氣除塵系統(tǒng)的電石爐氣粉塵均能適用于本發(fā)明。
所述電石爐氣粉塵的平均孔徑為1-5nm，優(yōu)選為2nm；比表面積為500-700m2/g，優(yōu)選為632m2/g；本發(fā)明所述電石爐氣粉塵的粒徑分布為：粒徑為0-2μm的粉塵占比30-40％，粒徑為2-5μm的粉塵占比15-20％，粒徑為5-10μm的粉塵占比20-25％，粒徑為10-20μm的粉塵占比13-17％，粒徑為20-40μm的粉塵占比3-5％，粒徑大于40μm的粉塵占比1-3％；優(yōu)選的，本發(fā)明所述電石爐氣粉塵的粒徑分布為：粒徑為0-2μm的粉塵占比37.5％，粒徑為2-5μm的粉塵占比19.6％，粒徑為5-10μm的粉塵占比21.8％，粒徑為10-20μm的粉塵占比15.6％，粒徑為20-40μm的粉塵占比4.1％，粒徑大于40μm的粉塵占比1.4％。
本發(fā)明所述電石爐氣粉塵的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：CaO占比35-40％，C占比30-38％，SiO2占比13-17％，F(xiàn)e2O3占比0.5-1.5％，Al2O3占比5-10％，其它占比3-5％；更為優(yōu)選的，所述電石爐氣粉塵的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分含量為：CaO占比38.2％，C占比33.6％，SiO2占比15.3％，F(xiàn)e2O3占比0.86％，Al2O3占比7.3％，其它占比4.74％。
本發(fā)明所述的成孔劑選自聚乙二醇、聚苯乙烯和淀粉中的任何一種或多種。
所述的粘合劑選自酚醛樹脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任何一種或多種。
所述的多孔載體是比表面積為100-300m2/g的非碳基多孔物；所述的多孔載體選自多孔氧化鋁、泡沫混凝土、泡沫玻璃和硅藻土中的任何一種或多種。
本發(fā)明所述的多孔載體主要起支撐、分散作用，可以使吸附活性中心均勻分布在載體上，提高吸附空氣中有機化合物的性能。
本發(fā)明所述的聚丙烯纖維是以丙烯聚合得到的等規(guī)聚丙烯為原料紡制而成的合成纖維。
本發(fā)明中所述的粘合劑選自酚醛樹脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任何一種或多種。
經(jīng)過試驗證明，利用電石爐氣粉塵制備的空氣凈化件的對空氣中的機化合物有較強的脫除作用，其中，尤其對于空氣中的苯系化合物或甲醛等有機化合物有非常顯著的脫除功效。
由此，本發(fā)明利用電石爐氣粉塵制備的空氣凈化件可以有效應(yīng)用于凈化空氣中的有機化合物，包括：將本發(fā)明制備的空氣凈化件放置于有待凈化的空氣中，經(jīng)過一段時間的吸附作用后，對空氣中的苯系化合物或甲醛等有機化合物的脫除率達90％以上。
作為參考，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用所述空氣凈化件凈化空氣的方法，包括：取該空氣凈化件放置于需要凈化的空間中，吸附一段時間后，空氣中的苯系化合物或甲醛等有機化合物就基本得到脫除；其中按照g：m3計，本發(fā)明空氣凈化件和凈化的空間的比例優(yōu)選為100:(5-200)，更優(yōu)選為100:50。
本發(fā)明利用廢棄的電石爐氣粉塵作為原料制備空氣凈化件，原料來源廣泛，制備工藝簡單、易于控制，是廢物的再利用，大大地降低制備成本，既提高了經(jīng)濟效益又利于環(huán)保。經(jīng)檢測，本發(fā)明利用廢棄的電石爐氣粉塵所制備的空氣凈化件對空氣中的苯系物和甲醛脫除效果明顯，對苯系物或甲醛的脫除率達到90％以上。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應(yīng)理解所述實施例僅是范例性的，不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明所制備的空氣凈化件脫除空氣中有機化合物的通用試驗方法
1、供試材料
如下所述的實施例1-9所制備的空氣凈化件。
2、試驗方法
試驗分為10個組，其中9個為試驗組，1個為對照組；設(shè)置10個含有相同甲醛含量的密閉空間(每個密閉空間約50m3)，將實施例1-9所制備的空氣凈化件各100g分別置于9個含有甲醛的密閉空間中，作為9個試驗組，另外一個密閉空間不放置空氣凈化件，作為對照組；12小時后，取出空氣凈化件，測定各密閉空間中的甲醛濃度并按照以下標(biāo)準(zhǔn)計算各密閉空間的甲醛的脫除率：
實施例1
(1)將多孔氧化鋁(比表面積285m2/g)涂在酚醛樹脂的表面得到表面涂有多孔氧化鋁的酚醛樹脂；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為500m2，粒徑為1nm)80kg、成孔劑聚乙二醇5kg和氫氧化鈉8kg混合在一起后在900℃的溫度下進行燒制5小時；將燒制后的產(chǎn)品噴涂在表面涂有多孔氧化鋁的酚醛樹脂的表面上，惰性條件下加熱至140℃；
(3)加熱后的產(chǎn)品再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化50小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到96％。
實施例2
(1)將硅藻土(比表面積227m2/g)涂在聚氨酯的表面得到表面涂有硅藻土的聚氨酯；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為700m2，粒徑為5nm)100kg、成孔劑聚苯乙烯10kg和氫氧化鈉5kg混合在一起后在900℃的溫度下燒制4小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有硅藻土的聚氨酯的表面上，惰性條件下加熱至150℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化54小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到95％。
實施例3
(1)將泡沫混凝土(比表面積183m2/g)涂在聚苯乙烯的表面得到表面涂有泡沫混凝土的聚苯乙烯；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為520m2，粒徑為4nm)150kg、成孔劑淀粉18kg和氫氧化鈉10kg混合在一起后在900℃的溫度下燒制3小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有泡沫混凝土的聚苯乙烯的表面，惰性條件下加熱至120℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化60小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到92％。
實施例4
(1)將泡沫玻璃(比表面積大于169m2/g)涂在聚丙烯酸酯的表面得到表面涂有泡沫玻璃的聚丙烯酸酯；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為680m2，粒徑為3nm)130kg、成孔劑聚苯乙烯15kg和氫氧化鈉6kg混合在一起后在900℃的溫度下進行燒制4小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有泡沫玻璃的聚丙烯酸酯的表面，惰性條件下加熱至130℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化65小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到92％。
實施例5
(1)將多孔氧化鋁(比表面積287m2/g)涂在乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面得到表面涂有多孔氧化鋁的乙烯-醋酸乙烯共聚物；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為632m2，粒徑為2nm)110kg、成孔劑聚乙二醇14kg和氫氧化鈉8kg混合在一起后在950℃的溫度下進行燒制4小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有多孔氧化鋁的乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面，惰性條件下加熱至140℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化65小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到98％。
實施例6
(1)將多孔氧化鋁(比表面積285m2/g)涂在乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面得到表面涂有多孔氧化鋁的乙烯-醋酸乙烯共聚物；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為510m2，粒徑為3nm)80kg、成孔劑淀粉3kg和氫氧化鈉3kg混合在一起后在900℃的溫度下進行燒制4小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有多孔氧化鋁的乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面，惰性條件下加熱至200℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化65小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到92％。
實施例7
(1)將多孔氧化鋁(比表面積285m2/g)涂在乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面得到表面涂有多孔氧化鋁的乙烯-醋酸乙烯共聚物；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為530m2，粒徑為1nm)150kg、成孔劑聚乙二醇2kg和氫氧化鈉10kg混合在一起后在1000℃的溫度下進行燒制3小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有多孔氧化鋁的乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面，惰性條件下加熱至180℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化65小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到93％。
實施例8
(1)將多孔氧化鋁(比表面積285m2/g)涂在酚醛樹脂的表面得到表面涂有多孔氧化鋁的酚醛樹脂；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為560m2，粒徑為3nm)80kg、成孔劑聚乙二醇5kg和氫氧化鈉8kg混合在一起后在980℃的溫度下燒制5小時；將燒制后的產(chǎn)品噴涂在表面涂有多孔氧化鋁的酚醛樹脂的表面上，惰性條件下加熱至200℃；
(3)加熱后的產(chǎn)品再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化50小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到93％。
實施例9
(1)將泡沫混凝土(比表面積183m2/g)涂在聚苯乙烯的表面得到表面涂有泡沫混凝土的聚苯乙烯；
(2)將電石爐氣粉塵(比表面積為610m2，粒徑為4nm)150kg、成孔劑淀粉18kg和氫氧化鈉10kg混合在一起后在1000℃的溫度下燒制3小時；將燒制的產(chǎn)物噴涂在表面涂有泡沫混凝土的聚苯乙烯的表面，惰性條件下加熱至250℃；
(3)加熱后的產(chǎn)物再噴到涂有凡士林的聚丙烯纖維上，干燥硬化60小時，即得空氣凈化件。
經(jīng)測定，使用本實施例空氣凈化件可使密閉空間中的甲醛的脫除率達到91％。
表1 實施例1-9的主要制備參數(shù)以及所制備的空氣凈化件的甲醛的脫除率
本發(fā)明制備的空氣凈化件和市售空氣凈化劑脫除空氣中有機化合物的對比試驗
1、供試材料
試驗樣品：實施例5所制備的空氣凈化件；
對照樣品：外購某公司生產(chǎn)的成品空氣凈化劑。
2、試驗方法
將實施例5所制備的空氣凈化件和外購成品空氣凈化劑100g分別置于兩個含有甲醛的密閉空間中(每個密閉空間約50m3)，12小時后，取出空氣凈化件，測定密閉空間中的甲醛濃度并按照以下標(biāo)準(zhǔn)計算各密閉空間的甲醛的脫除率：
3、試驗結(jié)果
經(jīng)測定，放置了本發(fā)明空氣凈化件的密閉空間中的甲醛的脫除率達到98％，放置外購成品空氣凈化劑的密閉空間中的甲醛的脫除率達到89％。
試驗結(jié)果證明，本發(fā)明方法所制備的空氣凈化件對苯系物或甲醛脫除效果明顯，其效果達到或超過了目前市場銷售的空氣凈化劑。