[发明专利]一种不易着火的活性炭复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种不易着火的活性炭复合材料及其制备方法和用途。所述活性炭复合材料包括活性炭和无机导热颗粒；所述无机导热颗粒包括SiC颗粒和/或BN颗粒。本发明通过在活性炭中添加SiC颗粒和/或BN颗粒，将整个材料的体相温度显著均匀化，提高材料内部热传导和热扩散效率，从而大大提高活性炭的复合材料的耐燃稳定性；相较于现有技术，本发明活性炭复合材料的优势还在于不会造成活性炭的孔道被阻塞，大幅提高活性炭吸附性能稳定性。

技术领域

本发明涉及环保材料制备技术领域，尤其涉及一种不易着火的活性炭复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

随着我国经济的高速发展，工业尾气VOCs排放问题日益突出，随着当前大气环境保护研究的不断深入，工业VOCs治理表现出强烈的市场需求。活性炭材料在工业VOCs治理方面具有广泛应用，其巨大的比表面积和丰富的孔道常被用来吸附工业尾气当中的VOCs，同时活性炭材料也常常被用来完成工业尾气中VOCs组分的吸附-增浓，以便后系统可以使用蓄热燃烧/蓄热催化燃烧(RTO/RCO)的方法进行VOCs消解。

在所有这些用于VOCs吸附或吸附增浓的操作中，常常需要用热空气或者热蒸汽对吸附饱和的活性炭材料进行再生，在再生过程中，活性炭床层常常因为床体受热和活性炭表面氧化等复杂的表面过程而不断发生自热，当热量累积过多时活性炭床层很容易发生着火而导致火灾事故，这一现象尤其容易在活性炭床层尺寸较大、吸附热明显的情况下发生。很多着火事故发生前，活性炭床层外部看上去一切正常，但床层中心已经红热。就目前工业应用实际而言，一般使用超过4年的活性炭吸附/脱附装置一般都发生过着火事故，因此当前具有一定经验的合格环保公司都在活性炭吸附VOCs装置中加入了火灾报警装置和紧急灭火系统。

为了提高活性炭床层的稳定性，降低发生火灾的可能性，CN104743555A公开了利用添加磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐等无机粘结剂来提高颗粒状活性炭的着火点的技术方案，由于这些难燃和抑燃的组份的添加，活性炭颗粒的着火点有所提高，有利于在高温再生时减少火灾发生的概率，CN106744948A公开了将洁净的木屑与活化剂和高着火点改良剂混合，浸渍，然后速化对辊成型，并干燥硬化，其中活性剂为磷酸或氯化锌，高着火点改良剂包括钙、镁、硅氧化物或硅酸钠的一种或任几种混合物然而由于可溶性盐类的添加，如硅酸钠，部分活性炭的孔道会被阻塞，导致活性炭吸附性能的损失，此外，当床层中热量积累较多、达到了新型活性炭材料的着火点同样会发生着火事故。

综上所述，目前我国亟需一种能确保活性炭颗粒或者活性炭蜂窝不易热量积累而着火的方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于通过一种简单的方法获得具有高强度和高导热能力的活性炭材料，材料内部不易发生热量的积累，不易发生磨损和结构破坏。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种不易着火的活性炭复合材料，包括一体化成型的活性炭和无机导热颗粒；所述无机导热颗粒包括SiC颗粒和/或BN颗粒。

本发明所述的“不易着火”是指活性炭材料于常见热再生温度(空气100℃或蒸汽120℃)下、在4倍以上的常见活性炭热再生处理时间(0.5～1h)内，所述不易着火的活性炭材料不会发生着火。本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述活性炭复合材料不同的特性，例如乳化酚醛树脂、活性黏土、磷酸铝、煤焦油等功能填料等。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。