一种活性碳金属氧化物基质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了活化的碳－金属氧化物基质。该活化的碳－金属氧化物基质的制备方法可以包括的步骤有：先预氧化碳材料生成预氧化碳；再研磨预氧化碳；接着，将研细的预氧化碳与金属氧化物混合，生成碳混合物；然后，模压碳混合物生成压出物；再将压出物碳化，生成多孔碳质混合物；最后活化多孔碳质混合物。该活化的碳－金属氧化物基质可用于从气流中去除有味化合物、酸性气体、以及挥发性有机化合物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
除味活性碳及其制备方法专利技术背景1.专利
本专利技术涉及除味活性碳及其制备方法，更具体地讲，涉及去除气流气味的活化的碳-金属氧化物基质及其制备方法。2.相关现有技术的描述人们长期以来就认识到活性碳具有吸附气味的能力。活性碳通常是通过物理吸附、化学吸附和催化反应吸附物质。众所周知，在活性碳中加入金属，能够增加其在吸附或过滤应用中的效率和选择性。生产多孔材料的方法众所周知，该多孔材料含有活性碳和金属或金属氧化物的吸附剂颗粒。充满金属的活性碳通常是将活性碳粉末分散到金属盐溶液中制备的。该活性碳粉末被滤出后、经过干燥、加热，将盐分解成期望的金属或金属氧化物催化剂。为了达到活性碳表面催化剂的期望剂量，通常需要多次浸润活性碳粉末。制备活性碳承载催化剂的另一种技术涉及，将高蒸汽压的催化剂金属前体沉积在碳表面。其它公知的方法包括挤压活性碳颗粒、金属或金属氧化物颗粒和粘合剂。-->在美国专利4,242,226中，Siren公开了含有均匀分散金属的活性碳基质过滤材料。基质是由阳离子的化学反应制备，该阳离子是由金属元素和以化学键结合多糖衍生物的阴离子构成。反应产物经分离、热解和活化处理。在美国专利4,970,189中，Tachibana公开了分散在碳质混合物的金属细微颗粒。碳质混合物是通过下列步骤制备：将金属氧化物颗粒与有机物混合，然后在非氧化环境下碳化混合物，将有机物转化为多孔碳质体，同时将金属氧化物颗粒转化为分散在碳质体内的金属元素颗粒。金属氧化物颗粒可以用阴离子表面活性剂涂层，从而获得有机物中金属氧化物的均匀分布。在美国专利5,488,023中，Gadkaree等人公开了制备活性碳承载催化剂的方法，该方法包括将碳前体与催化剂前体混合，如果需要固化碳前体，将碳前体碳化，再将所得的碳活化。活性碳承载催化剂可以采取基质的涂层、粉末、或单体的形式。活性碳和金属氧化物的其它实例包括如在授权给Wennerberg的美国专利4,482,641；Lang等人的美国专利4,381,003；Hanamoto等人的美国专利5,948,398；Sekine等人的美国专利5,997,829。专利技术概述在一实施方案中，本专利技术涉及活性碳基质，其含有占重量大约3-15％均匀分布的金属氧化物。另一实施方案涉及制备介质的方法，该介质用于过滤气体。此方法包括，将碳材料预氧化处理；再研磨所得的预氧化碳；然后将研细的预氧化碳与金属氧化物混合，生成碳混合物；模压碳混合物；再碳化并活化压出物。-->另一实施方案涉及制备活化的碳-金属氧化物基质的方法，该方法包括预氧化碳材料；再将预氧化碳研磨成粉末；然后将粉末、煤焦油沥青和金属氧化物混合成浆糊；模压此浆糊；再碳化并活化压出物。另一实施方案涉及去除气流气味的方法，该方法包括生成活化的碳-金属氧化物基质，此基质具有大于0.3克H2S/立方厘米碳的硫化氢吸收率；再将气流与基质接触；基质吸收气味化合物；最后将气流从基质分离。另一实施方案涉及降低气流气味化合物浓度的方法，该方法包括将气流与活性碳材料接触，该活性碳材料含有占重量3-15％金属氧化物；活性碳材料吸收气味化合物，产生产物气流；最后将产物气流从活性碳材料分离。另一实施方案涉及降低污水处理系统气体排放中硫化物浓度的方法，该方法包括提供一种气体排放，该气体排放含有挥发性的有机化合物和硫化物；再将气体排放与活化的碳-金属氧化物基质接触；接着，基质吸收硫化物，产生硫化物浓度小于0.1ppm的产物气流；最后将产物气流从活化的碳-金属氧化物基质分离。另一实施方案公开了含金属氧化物的活性碳，用于去除气体的硫化氢，包括通过混合占重量大约3-15％金属氧化物，并将基质碳化且活化，制得活化的碳-金属氧化物基质。专利技术详述本专利技术提供了活化的碳-金属氧化物基质及其制备方法。活性碳是以含碳量高、表面积大为特征的多孔材料，通常是非晶-->体碳和石墨晶体的混合物，而不是完全确定的均质材料。名词“活性碳”通常指的是黑色、固态的碳质材料，诸如木炭、骨炭、糖炭、石油产品生成的碳、椰子碳等，其是由有机材料经高温热解产生的剩余物，再经过活化处理制成，活化处理可以在热解过程中或之后进行。通常以公知的方法进行活化处理，诸如在高温下将材料暴露于氧化剂中，例如蒸汽、二氧化碳、金属氯化物(例如氯化锌)、磷酸、或硫化钾。活化处理的温度范围通常在800-1000℃(1450-1850°F)。活化处理产生了大量的表面积，从而使材料具有很强的吸附能力。依据本专利技术，通常活化的碳-金属氧化物基质可以通过如下步骤制备：预氧化碳材料；再研磨所得的预氧化碳材料；然后将研细的预氧化碳材料与金属氧化物混合，生成碳混合物；接着，模压碳混合物，形成压出物；再碳化压出物，生成碳质混合物；最后活化此碳质混合物。名词“基质”是以其来源、组成或用途定义的。如文中所用，短语“活化的碳-金属氧化物基质”指的是含分布均匀金属氧化物的活性碳基质。任何碳材料都可以用于本专利技术，只要其在非氧化条件下受热生成多孔碳材料。例如，可用于本专利技术的碳材料包括木炭、椰子壳、骨炭、糖炭、煤和其它常规碳材料。碳材料可以在预氧化处理之前进行压碎处理。并将碳材料研磨成粉末。如文中所用，名词“粉末”定义为直径小于1mm固体颗粒的松散团或聚合体。此外，还可以将碳研磨成颗粒。如文中所用，名词“颗粒”定义为直径大约1mm-4mm固体颗粒的松散团或聚合体。在可取实施方案中，碳材料经研磨成粒径大约1-2mm的颗粒。研细的碳材料在低温空气中进行预氧化处理，例如大约600°F。任何增强活性碳吸收能力的金属氧化物都可以用于本专利技术。如文中所用，名词“吸收”定义为通过物理吸附、化学吸-->附和催化反应吸附物质。可用于本专利技术的金属氧化物选自钙、镁、钡、铍、锶、钪、钇、镧、镧系元素、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铁、钴、镍、铜、锌的氧化物及其组合。在一优选的实施方案中，金属氧化物选自镁、钙、钡的氧化物。在一优选的实施方案中，金属氧化物是氧化镁。金属氧化物可以是任何形式，诸如颗粒和粉末。粉末状金属氧化物可以取任何粒径、及任意的粒径分布。在优选的实施方案中，金属氧化物粉末大约是325筛目，更可取的是大约200筛目、或者更细。碳材料与金属氧化物经混合生成碳混合物。通常，占重量大约3-15％的金属氧化物与碳材料混合。在一实施方案中，占重量大约5-10％的金属氧化物与碳材料混合。在一优选的实施方案中，碳混合物含有占重量大约5％的金属氧化物。在一实施方案中，碳材料与金属氧化物可以在加入粘合剂条件下混合，如果需要还可以加入溶剂，如业内所公知，生成可模压的浆糊。在另一实施方案中，碳材料与金属氧化物可以混合生成碳混合物，然后再研磨成粉末，并与粘合剂混合，如果需要还可以加入溶剂，生成可模压的浆糊。碳混合物可以在振动型-4 ring roll粉碎机中研磨，利用离心力使碳混合物穿过筛眼，如业内所公知。在一优选的实施方案中，碳混合物经研磨，如果需要可以二次研磨，使大约95％碳混合物穿过200筛目。粘合剂可以是任何能够与碳材料和金属氧化物生成浆糊的公知材料。例如，粘合剂可以是糖浆、微晶纤维素、软沥青、煤焦油、煤焦油沥青，及其组合。在优选的实施方案中，粘合剂是大约40％煤焦油和大约60％煤焦油沥青。溶剂可以是任何能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性碳基质，其含有活性碳和占重量３－１５％金属氧化物，其中金属氧化物均匀分散在活性碳中。

【技术特征摘要】
US 2000-12-11 60/254,9001.一种活性碳基质，其含有活性碳和占重量3-15％金属氧化物，其中金属氧化物均匀分散在活性碳中。2.根据权利要求1的活性碳基质，其中金属氧化物选自钙、镁、钡的氧化物及其组合。3.根据权利要求2的活性碳基质，其中金属氧化物是氧化镁。4.根据权利要求1的活性碳基质，含有占重量5-10％的金属氧化物。5.一种制备介质的方法，该介质用于过滤气体，包括：先预氧化碳材料生成预氧化碳；再研磨预氧化碳；接着，将研细的预氧化碳与金属氧化物混合，生成碳混合物；然后，模压碳混合物生成压出物；再将压出物碳化，生成多孔碳质混合物；最后活化多孔碳质混合物。6.根据权利要求5的方法，其中将预氧化碳研磨成颗粒。7.根据权利要求6的方法，还包括在模压碳混合物之前研磨碳混合物。8.根据权利要求7的方法，其中在模压碳混合物之前将碳混合物与粘合剂混合。9.根据权利要求8的方法，其中在模压碳混合物之前将碳混合物、粘合剂与溶剂混合。10.根据权利要求5的方法，其中将预氧化碳研磨成粉末。11.根据权利要求10的方法，其中将研细的预氧化碳、金属氧化物和粘合剂混合。12.根据权利要求11的方法，其中粘合剂是煤焦油沥青。13.根据权利要求12的方法，其中将研细的预氧化碳、金属氧化物、煤焦油沥青和水混合，生成碳混合物。14.根据权利要求13的方法，其中生成的碳混合物是浆糊。15.根据权利要求5的方法，其中碳在大约600空气中被预氧化。16.根据权利要求5的方法，其中大约占重量3-15％的金属氧化物与研细的预氧化碳混合。17.根据权利要求16的方法，其中将大约占重量5-10％的金属氧化物与研细的预氧化碳混合。18.根据权利要求15的方法，其中压出物在隔绝空气大约1,000°F下被碳化。19.根据权利要求18的方法，其中碳质混合物由大约1,600°F-1,700°F蒸汽活化。20.根据权利要求5的方法，还包括在预氧化碳之前压碎碳材料。21.根据权利要求5的方法，还包括在活化碳质混合物之前压碎碳质混合物。22.根据权利要求5的方法，其中需要预氧化的碳材料选自椰子壳和煤。23.根据权利要求22的方法，其中煤是沥青低灰分煤。24.根据权利要求5的方法，其中金属氧化物选自钙、镁、钡的氧化物及其组合。25.根据权利要求24的方法，其中金属氧化物是氧化镁。26.一种制备活化的碳-金属氧化物基质的方法，包括：预氧化碳材料，生成预氧化碳；研磨预氧化碳，产生研细的碳；将研细的碳、金属氧化物和煤焦油沥青混合，生成浆糊；模压浆糊生成压出物；碳化压出物，生成碳质混合物；以蒸汽活化碳质混合物。27.根据权利要求26的方法，其中研细的碳是粉末状。28.根据权利要求26的方法，其中研细的碳是颗粒状。29.根据权利要求28的方法，其中在与煤焦油沥青混合前，将研细的碳、金属氧化物和煤焦油沥青混合的步骤包括，研磨研细碳与金属氧化物的混合物。30.根据权利要求26的方法，其中混合的金属氧化物大约占重量的3-15％。31.根据权利要求30的方法，其中混合的金属氧化物大约占重量的5-10％。32.根据权利要求26的方法，其中碳材料在大约600°F空气中被预氧化。33.根据权利要求32的方法，其中压出物在大约1,000°F隔绝空气条件下被碳化。34.根据权利要求33的方法，其中碳质混合物在1,600°F-1,700°F蒸汽中被活化。35.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯理查德格雷哈姆，程建源，
申请(专利权)人：美国过滤公司，程建源，
类型：发明
国别省市：US[美国]