[发明专利]一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法

说明书

技术领域

本发明属于环境空气净化领域。具体涉及一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性制备方法。

背景技术

随着经济与社会的发展，环境保护，劳动保护，等对空气环境质量提出了更高的要求，工业生产工艺、特殊行业等对所处气体的质量也提出了更高的要求。空气中的微量酸性气体的存在，往往对一些行业的生产运作造成危害。如：通信机房是一类特殊的工作场所，由于硬件设备的特殊技术要求, 机房长期处于密闭状态, 主要依靠空调通风设备输送新鲜风量, 形成流通空气。这类数据中心中设备的正常运行具有非常重要的意义：不仅用于大计算量的计算机和电路板非常的昂贵，并且其所服务的对象需要其稳定的运行来保证业务正常运行，更有其中一部分数据中心被用于国防或军事目的。但我国的数据中心却频繁的出现故障，这是由于我国大气中存在一定浓度的酸性气体对电路板的腐蚀造成的。根据2012年环境公报，我国空气中二氧化硫和二氧化氮气体年平均浓度分别主要集中分布在20~50μg/m³和15~45μg/m³，正是空气中这种低浓度二氧化硫等酸性气体的存在，容易造成电路电阻率变化电线腐蚀，导致产品的使用寿命缩减，造成线路短路设备停机的麻烦。虽然现阶段数据中心中通风空调的空气过滤系统通常是由人造纤维（玻璃纤维、化学纤维等）制成的初效、中效颗粒物过滤器的组合配置，对这种低浓度酸性气体的过滤效果接近于零。

当前对于酸性气体的净化处理工艺主要是针对工业企业排放的烟气治理，所需处理的气体量大，酸性气体浓度较高，达到几百甚至上千ppm[宋磊. 活性炭纤维吸附法精细脱除二氧化硫研究.四川大学硕士论文]。对于空气中极低浓度的酸性气体几乎不具备净化效果。活性炭具有很大的比表面积和发达的孔隙结构，因其性价比高、化学稳定性好、吸附性能优良、热稳定性好等优点而成为空气污染物净化技术中首选的吸附剂材料，国内有学者利用普通活性炭对30~300ppm的高浓度SO₂进行吸附试验，研究表明，其对于空气中二氧化硫等酸性气体有良好的吸附能力。但活性炭对于极低浓度的酸性气体吸附效果有限，很难达到上述数据中心等环境对低浓度酸性气体去除的要求。因此，研发高效、适用的去除极低浓度酸性气体的材料，能够填补行业技术空白具有重大的实际意义。

发明内容

本发明针对当前技术存在缺点和不足，旨在解决当前各种行业对空气中低浓度酸性气体的浓度控制的问题，发明了一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法。

本发明中涉及的一种能有效去除空气中微量酸性气体的活性炭改性方法，是将活性炭经过多步骤的化学处理，具体步骤如下： 

(1)将活性炭置于第一反应容器中，通入纯乙醇蒸汽，反应1~3h；

(2)将步骤(1)得到的经过初步处理的活性炭加入到装有纯乙醇溶液的第二反应容器中，并通入氮气5~15min，同时搅动，使得第二反应容器内不残余空气；活性炭与乙醇的质量比是1:200-1:500；

(3)将3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液加入到第二反应容器中，并搅拌；

(4)通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤并自然风干，处理完成后的活性炭封装备用。

本发明中，步骤（1）中通入的纯乙醇蒸汽温度为150~180℃。

本发明中，步骤(2)中所涉及的第二反应容器采用的舒伦克烧瓶或者其他隔绝空气的反应容器，溶剂是纯乙醇溶液，不含水分。

本发明中，步骤(3)中所涉及的APTES和乙醇的质量比为1:5-1:20，搅拌时间为10~20h。

本发明与现有处理空气中低浓度酸性气体的方案和技术相比，具有以下创新和优势：

（1）本发明中所涉及的活性炭改性方法创新之一在于采用的改性材料是活性炭、改性药剂是乙醇和APTES溶液。活性炭表面所含的众多基团能够对酸性气体产生化学吸附，但处理的酸性气体浓度较高才能达到一定的处理效果。本发明中首先利用乙醇蒸汽改善活性表面的基团，增加它表面羟基数目，再将它与APTES溶于乙醇溶液混合，APTES与活性炭表面基团反应，生成的另一种全新基团有着非常好的吸附酸性气体的能力。

（2）本发明涉及的提高空气中微量酸性气体去除率的活性炭改性方法，其创新和优势在于所涉及的材料简单，改性方法简单，步骤少，可操作性强。

（3）本发明中所涉及的改性后的活性炭，其优势在于所处理的是含有微量酸性气体的浓度低至50ppb，去除效果好，无二次污染。

附图说明