[发明专利]一种新型活性炭功能陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种新型功能材料与复合材料领域，具体涉及一种活性炭功能陶瓷复合材料的制备方法。 

背景技术

活性炭作为一种孔隙发达的炭质材料，已经广泛用于分离，精制，催化剂，试剂回收及其他，特别是在公害治理方面正得到广泛的应用。但是随着人们对活性炭的需求，质量要求的不断提高，活性炭也显现出诸多的缺点，例如强度低，大多产品为粉状、粒状，使用寿命短，回收再生使用费用高等，严重制约了活性炭的发展，成为业界的焦点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种新型活性炭功能陶瓷及其制备方法，该方法着手于活性炭与多孔陶瓷的复合，一方面，可在一定程度上克服活性炭形状松散，强度低，回收困难等缺点，另一方面，又为陶瓷领域新增了一种具有活性炭功能的新型功能陶瓷材料，并且可以加工成各种复杂形状，易于再生使用；制备方法简单易行，原料易得，成本低廉，适合大规模工业化生产。 

本发明的新型活性炭功能陶瓷，其特征在于：所述陶瓷的原料为：按照质量百分数：多孔陶瓷50～99％；炭原料1～50％；活化剂0～10％。 

本发明的采用多孔陶瓷为载体，经过浸渍炭原料、固化、炭化、活化、漂洗、干燥步骤制备一种新型活性炭功能陶瓷。 

本发明的效益和优越性在于：本发明以煤沥青或酚醛树脂作为活性炭的炭源，充分利用多孔陶瓷的吸附性及酚醛树脂或加热后煤沥青熔液的流动性，以多孔陶瓷作为载体，将活性炭牢固而均匀地固定在多孔陶瓷孔洞的内表面上，实现活性炭与多孔陶瓷的完美结合，解决了活性炭强度低、使用寿命短、回收困难等缺点，广泛适用于水与空气的净化处理，并且可以加工成各种复杂形状，易于再生使用；制备方法简单易行，原料易得，成本低廉，适合大规模工业化生产，并为陶瓷领域新增了一种具有活性炭功能的新型功能陶瓷材料。 

具体实施方式

按照质量百分数：多孔陶瓷50～99％；炭原料1～50％；活化剂0～10％。 

所述的多孔陶瓷为各种多孔陶瓷，根据需要选用任何一种材质与形状的多孔陶瓷，如可以选用硅藻土质、粘土质、堇青石质、莫来石质、碳化硅、二氧化锆或刚玉质等中的一种或几种。 

炭原料为煤沥青或酚醛树脂。 

活化剂为制备活性炭的常用活化剂，如可以采用KOH、ZnCl₂或磷酸中的一种。 

具体制备步骤为： 

(1)浸渍：将预先清洗并烘干后的多孔陶瓷载体，投入煤沥青的热熔液或酚醛树脂熔液中，通过控制浸渍时间1～6h，控制吸附量； 

(2)固化：将浸漬后的多孔陶瓷捞出，放入干燥箱中，干燥温度为120～180℃，保温1～48h，使吸附其上的煤沥青或酚醛树脂完全固化； 

(3)炭化：将固化处理后的多孔陶瓷埋入预先配制好的气氛保护沙中，放入窑炉，在还原保护气氛及适当的热处理条件(热处理条件：以30～200℃/h的升温速率升至700～850℃，保温时间0.5～24h)下进行炭化处理； 

(4)活化：将炭化后的多孔陶瓷用活化剂溶液浸泡后，埋入预先配制好的气氛保护砂中，放入窑炉，在还原保护气氛及适当的热处理条件(热处理条件：以30～300℃/h的升温速率升至700～950℃，保温时间0.5～2h)下进行活化处理；或者，将炭化后的多孔陶瓷直接采用水蒸气活化； 

(5)漂洗：将活化过的多孔陶瓷先用质量分数10％稀酸或稀碱溶液清洗，再用蒸馏水充分洗涤至pH值为中性，即可得所述的新型活性炭功能陶瓷。 

所述炭化步骤与活化步骤中使用的气氛保护用砂为：用石墨、木炭、煤炭或焦炭中的任何一种原料与干燥河砂按1∶1的比例研磨混合均匀，过20目筛后制备而成。 

所述活化步骤中所述活化步骤中活化剂溶液的质量浓度为1～100％；所述漂洗步骤的稀酸溶液采用浓度为1～10％的稀盐酸溶液；所述漂洗步骤的稀碱溶液采用质量浓度为1～10％的KOH溶液。 

下面结合具体实施例对本发明内容进行具体说明，但是本发明不仅限于此： 

实施例1： 

利用硅藻土，粘土，煤沥青和KOH为原料制备活性炭多功能陶瓷。其原料配方如下：100目未煅烧硅藻土50％，200目煅烧硅藻土45％，粘土5％。以煤沥青为炭源，KOH为活化剂。 

制备步骤： 

1.制备硅藻土质多孔陶瓷载体： 

a.原料预处理：将粘土研碎，过200目筛。