阅读说明：本技术 一种净化空气用光催化活性炭颗粒的制备方法 (Preparation method of photocatalytic active carbon particles for purifying air ) 是由 黄永忠 黄雨娴 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种净化空气用光催化活性炭颗粒的制备方法,包括以下重量份的各组分制备而成：煤质活性炭粉30-50份,纳米二氧化钛粉5-10份,玻璃纤维5-10份,450-550目滑石粉20-40份,固含量为20%的硅溶胶10-20份；将上述组分混合搅匀后造粒成型、30-100℃烘干,然后浸入质量百分比浓度为0.01-0.1%的氯金酸水溶液中10-120分钟,取出25-60℃烘干即可制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒；本发明操作简单,原材料易得,制作成本低,在空气净化领域具有广阔的应用前景。(The invention discloses a preparation method of photocatalytic active carbon particles for purifying air, which comprises the following components in parts by weight: 30-50 parts of coal activated carbon powder, 5-10 parts of nano titanium dioxide powder, 5-10 parts of glass fiber, 20-40 parts of 450-mesh 550-mesh talcum powder and 10-20 parts of silica sol with the solid content of 20%; mixing the above components, stirring, granulating, molding, drying at 30-100 deg.C, soaking in 0.01-0.1% chloroauric acid water solution for 10-120 min, taking out, and drying at 25-60 deg.C to obtain photocatalytic active carbon granule for purifying air; the method has the advantages of simple operation, easily obtained raw materials, low manufacturing cost and wide application prospect in the field of air purification.)

一种净化空气用光催化活性炭颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及空气净化材料技术领域，具体讲是一种净化空气用光催化活性炭颗粒的制备方法。

背景技术

目前市场上存在各种净化空气用活性炭产品，但涉及光催化活性炭颗粒产品相对较少，而部分光催化活性炭颗粒产品制备也主要以含钛基液体或二氧化钛溶胶液体为前驱液经浸泡、烘干、高温处理等工序，光催化负载方法主要有粉体烧结法、浸渍提拉法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。虽然这些方法制备的TiO2粒度小且均匀，光催化活性会高，但工艺复杂，技术难度大，费用高，尤其是通过600℃以上高温晶化烧结其能耗大，烧制晶化处理不当易导致二氧化钛膜与活性炭结合牢固性差而脱落或掉粉，且该类工艺制作的光催化活性炭颗粒的二氧化钛结晶体均附着在活性炭表面，很少能进入活性炭吸附内层，设备成本和工艺条件导致推广应用难度大。

将二氧化钛粉末与活性炭粉末混合制光催化剂或活性炭颗粒催化剂也存在高温处理工序。如CN108722388A公开了一种空气净化的光催剂。此催化剂是通过氧化锌、活性炭和二氧化钛粉末混合后高温烧制。同时，市场上活性炭颗粒存在耐水性差、或机械强度低或光利用率低等弊端。耐水性差的活性炭颗粒碰到水或长期暴露在潮湿环境中，活性炭表面会出现开裂粉化而影响活性炭外表层光催化膜。

光催化降解有机物需要有空气中氧气分子（O₂）或水分子（H₂O）参与，产生具有强氧化性能的自由基如氧自由基（·O₂）和氢氧自由基（·OH）。这些自由基能灭菌或抑菌、分解有机污染物，最终将有机物分解矿化成无毒的水（H₂O）和二氧化碳（CO₂），因而具有极强的杀菌、除臭、防霉和净化空气功能，充足的氧分子或水分子能大大提高分解有机物净化空气效率。因此，活性炭颗粒对水分子吸附性能将影响光催化降解有机污染物效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种高净化效率且兼具良好的耐水性能以及水分子吸附性能的净化空气用光催化活性炭颗粒的制备方法。

本发明的技术解决方案如下：一种净化空气用光催化活性炭颗粒的制备方法，包括以下重量份的各组分制备而成：煤质活性炭粉30-50 份，纳米二氧化钛粉 5-10份，玻璃纤维 5-10份，450-550目滑石粉20-40份，固含量为20%的硅溶胶 10-20份。

将上述组分混合搅匀后造粒成型、30-100℃烘干，然后浸入质量百分比浓度为0.01-0.1%的氯金酸水溶液中10-120分钟，取出25-60℃烘干即可制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒。

上述造粒成型的粒度为2-10mm。

所述纳米二氧化钛粉为锐钛矿晶型，粒径不大于100nm。

所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

本发明的有益效果是：制备光催化活性炭颗粒中引入玻璃纤维和滑石粉，通过硅胶固化成型，可低温制备耐水性和强度较好的光催化活性炭颗粒，通过玻璃纤维光折射和透射效应提高光吸收率，促进活性炭内表面光催化吸附层空间光催化反应，有利于光催化反应进行，促进光催化效率提高，通过氯金酸水溶液浸泡处理的活性炭颗粒，纳米金可沉积在活性炭表面和二氧化钛表面起到促进有机物吸附、抗菌杀菌和光催化分解有机物等功能，其作用体现两方面：纳米金沉积在活性炭颗粒中可促进有机分子吸附以及抗菌杀菌作用；纳米金沉积在二氧化钛表面可促进光催化效率提高。本发明的制备方法操作简单，原材料易得，制作成本低，在空气净化领域具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

实施例一

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉50 份，纳米二氧化钛粉10份，玻璃纤维 10份，500目滑石粉40份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，然后浸入质量百分比浓度为0.1%的氯金酸水溶液中120分钟，取出60℃烘干制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒。

实施例二

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉30 份，纳米二氧化钛粉5份，玻璃纤维 10份，450目滑石粉30份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、90℃烘干，然后浸入质量百分比浓度为0.01%的氯金酸水溶液中120分钟，取出60℃烘干制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒。

实施例三

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉50 份，纳米二氧化钛粉5份，玻璃纤维 10份，500目滑石粉40份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，然后浸入质量百分比浓度为0.1%的氯金酸水溶液中120分钟，取出60℃烘干制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒。

实施例四

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉40 份，纳米二氧化钛粉10份，玻璃纤维 10份，500目滑石粉20份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，然后浸入质量百分比浓度为0.1%的氯金酸水溶液中120分钟，取出60℃烘干制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒。

实施例五

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉45 份，纳米二氧化钛粉10份，玻璃纤维 5份，500目滑石粉40份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，然后浸入质量百分比浓度为0.05%的氯金酸水溶液中120分钟，取出60℃烘干制备得到净化空气用光催化活性炭颗粒。

对比例一

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉50 份，500目滑石粉40份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，制备得活性炭颗粒。

对比例二

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉50 份，纳米二氧化钛粉10份，500目滑石粉40份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，制备得到光催化活性炭颗粒。

对比例三

称取以下重量份的各组分：煤质活性炭粉50 份，纳米二氧化钛粉10份，玻璃纤维 10份，500目滑石粉40份，固含量为20%的硅溶胶 20份。所述煤质活性炭粉的粒度范围为1-150um，平均粒径40um。

将上述组分混合搅匀后造粒成型至粒度为2-10mm、100℃烘干，制备得到光催化活性炭颗粒。

催化剂的性能评价

将对比例1-3和实施例1制得光催化活性炭颗填满内径为5cm，长度20cm的透明管，所述透明管两端开口且通过滤网对颗粒进行限位，活性炭颗粒粒径为2-5mm，从所述透明管一端持续通入一定浓度甲醛气体，测试另一端出口甲醛浓度变化，进口甲醛浓度C_in与出口甲醛浓度C_out基本趋于一致时，即光催化活性炭颗粒甲醛吸附饱和，开启环形紫外灯（功率30w，波长为365nm）对置于其中心处的所述透明管照射，进行光催化除甲醛效率评价，同时开始记录甲醛浓度随时间的变化情况，当出口处甲醛浓度趋于稳定时，测得出口甲醛浓度C_out，计算出甲醛去除率。

甲醛去除率计算公式：

x=（C_in-C_out）/C_in × 100%

式中，x为甲醛去除率；C_in和C_out分别为进口和出口的甲醛浓度。

由上表可知：未添加光催化剂纳米二氧化钛的活性炭颗粒当活性炭颗粒甲醛吸附饱和后无法进行光催化降解甲醛，甲醛去除率基本变化很小。在活性炭颗粒中引入玻璃纤维后能明显提高甲醛去除率，主要原因玻纤引入提高了光的利用率，有利于光催化反应。实施例1中光催化活性炭颗粒经过氯金酸水处理后，纳米金在二氧化钛和活性炭颗粒表面沉积，能促进光催化除甲醛效率，该光催化复合活性炭颗粒具有分解有害气体的功能。

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。