[发明专利]消除有害物质的过渡金属改性活性炭制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂技术领域，特别涉及一种过渡金属改性活性炭制备方法。

背景技术

随着经济的不断发展，现代居民生活和工作条件的不断改善，人们在室内环境中的停留时间日益增长，室内空气污染对人体健康的影响日益引起人们的广泛关注。有关资料显示，城市室内环境由于受到各种化学和生物因子的污染，在多数情况下，污染程度比室外还要严重，尤其是在典型场所室内，如位于城市交通主干道两侧的建筑物(办公楼、商场及住宅等)及新装修的房舍。

典型室内空气污染物有甲醛、氮氧化物、氨、苯系物、一氧化碳及其它总挥发性有机化合物(TVOC)等。其中，甲醛是一种无色易溶于水的刺激性气体，可经呼吸道吸收，其40％水溶液—福尔马林可经消化道吸收。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌。高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。甲醛还有致畸、致癌作用。氮氧化物(NOx)是常见的空气污染物，通常指一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。不同浓度的NOx可对人体肺部有不同的损害作用，对儿童肺功能和呼吸系统的危害性较大。氨是无色而具有强烈刺激性气味的气体，是一种碱性物质，对接触的组织有腐蚀和刺激作用，可使组织蛋白变性、组织脂肪皂化，破坏细胞膜，所以主要对人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，可减弱人体对疾病的抵抗力。氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能，严重时会发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合症等。浓度过高时还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止。苯及其衍生物已被世界卫生组织公布为具有“三致”作用的有机污染物，对皮肤、粘膜有刺激作用，可引起皮炎、粘膜出血、血小板及白血球减少，诱发贫血及白血病，引起中枢神经痉挛，造成新陈代谢紊乱等。苯对女性的危害比对男性更强，育龄妇女长期吸入苯会导致月经失调，孕期的妇女接触苯时，妊娠并发症的发病率会显著增高，甚至会导致胎儿先天缺陷。一氧化碳(CO)是一种无色无味的气体，产生于任何含碳原子材料的不完全燃烧。它被人体肺部吸收后，以250倍的氧结合力迅速与红血球素结合，形成COHB。它对人体产生的一般症状为头疼、疲劳和运动力下降。当COHB浓度超过60％时，可导致人昏迷甚至死亡。

卷烟烟气中主要有害成分按照采样和分析方法划分为两类：气相物质和粒相物质。主要有害成分有氨、4种芳香胺(1-胺基萘、2-胺基萘、3-胺基联苯、4-胺基联苯)、苯并[a]芘、8种醛酮类化合物(甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、巴豆醛、甲基乙基酮、丁醛)、氢氰酸、7种重金属(Ni、Pb、Cd、Cr、As、Se、Hg)、氮氧化物(NO、NOBB_XBB)、CO、焦油、7种酚类化合物(苯酚、儿茶酚、间苯二酚、对苯二酚、o，m，p-甲基苯酚)、4种烟草特有N-亚硝胺(NNN、NNK、NAB、NAT)、8种挥发性有机成分(吡啶、喹啉、1，3-丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、苯、甲苯和苯乙烯)。其中，苯并[a]芘、烟草特有N-亚硝胺中的NNN、NNK为重要的致癌物质。

室内污染的控制技术主要包括：污染源头控制技术、通风技术、吸附技术、光催化氧化技术和室内植物调节技术等。污染物的特性(如甲醛、苯系物、氨等释放的长期性，NOx释放的随时性)决定了只从源头控制污染的不完全性，还需要借助其它措施加以补救；而通风技术既要满足通风时的新风量同时还要保证室外空气的质量，只能起到稀释缓冲作用，并没有破坏污染物，甚至有时室外空气也可能成为新的空气污染源；光催化氧化技术的应用目的主要是除臭杀菌，此技术存在催化剂失活及催化剂固化后催化效率降低等问题，因此在使用时也受到一定限制。因此，吸附技术是目前室内空气污染控制中常用的有效、可调、可靠的控制技术。美国环境保护署(USEPA)认为，吸附技术在控制室内空气污染方面是除通风、污染源控制外的另一有效措施，在去除污染物的同时它还能使有价值的原料回收。目前常见的吸附剂有活性炭颗粒、活性炭纤维、沸石分子筛、多孔黏土矿石、活性氧化铝、硅胶等，上述吸附剂或存在吸附选择性不强、以物理吸附为主而容易脱附(如活性炭)，或受水分影响容易失活(如硅胶)、吸附能力不强，或成本较高而工业批量生产难度较大等，在实际应用中受到一定制约。