一种气凝胶基有害气体吸附颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种气凝胶基有害气体吸附颗粒及其制备方法，本发明专利技术在一定工艺条件下将高孔隙结构的SiO2气凝胶与其它功能材料进行复配、改性和造粒处理，获得不同规格的具有有害气体吸附和降解功能的新型吸附颗粒。本发明专利技术制备出了高孔隙结构SiO2气凝胶基高效广谱型有害气体吸附和降解材料，产品具有质量轻、吸附效率高、降解能力强的优势，填补了行业空白，同时拓展了SiO2气凝胶粉体的应用领域。本发明专利技术操作简单、灵活，对设备要求也相对较低，可操作性较强，易于产业化推广应用。易于产业化推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶基有害气体吸附颗粒及其制备方法


[0001]本专利技术属于新型气凝胶制备
，具体涉及一种气凝胶基有害气体吸附颗粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]SiO2气凝胶具有孔隙率高、比表面积大、纳米特性强等特点，高孔隙结构和高比表面积赋予其超强的吸附性，对醛类和苯类等有害气体均具有较强的吸附性，是一种广谱性的多功能吸附材料。
[0003]近十几年来，国内有多家科研机构和企业一直致力于SiO2气凝胶的研发、生产及应用。经过近几年的不断研发及生产实践，目前SiO2气凝胶粉体材料的生产及应用技术日趋成熟，得到了快速发展，并对相关应用行业产生了革命性的影响。国内已有多家企业正在开展SiO2气凝胶产品的技术开发和生产线建设，在粉体应用行业掀起了一股热潮。虽然SiO2气凝胶粉体的生产技术日趋成熟，并且吸附特性显著，但其在空气净化行业的应用还处于研发阶段，成熟并且规模化应用的产品比较少。对于空气净化或烟气处理行业来说，为便于应用并实现理想效果，在很多应用场合需要对粉体进行改性和造粒处理。由于气凝胶粉体的低密度和多孔结构，其特性与传统粉体有较大差异，无法采用传统工艺方法进行改性和造粒。因此，为实现对有害气体的高效吸附和降解，解决SiO2气凝胶在气体吸附领域的应用问题，需结合其基本特性，确定SiO2气凝胶的改性和造粒工艺方法，制备出可满足工业化应用的气凝胶基有害气体吸附和降解材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是在一定工艺条件下将高孔隙结构的SiO2气凝胶与其它功能材料进行复配、改性和造粒处理，获得不同规格的具有有害气体吸附和降解功能的新型吸附颗粒。
[0005]本专利技术针对SiO2气凝胶的高孔隙结构及相关行业对高效吸附材料的需求，对SiO2气凝胶与其它功能材料进行复配，并进行改性处理和造粒，通过对不同孔隙结构、孔径分布粉体材料的调配，并选用合适的催化剂获得更加高效的新型吸附材料颗粒。
[0006]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种气凝胶基有害气体吸附颗粒及其制备方法，包括以下份数的各组分：SiO2气凝胶5
‑
20份、多孔硅酸盐30
‑
80份、粘结剂10
‑
40份、氧化剂0.5
‑
2份、催化剂0.1
‑
0.5份。
[0007]优选的是，所述SiO2气凝胶指标要求为：比表面积≥400m2/g，孔容≥0.8cm3/g，堆积密度≤0.06g/cm3，平均孔径15
‑
40nm。
[0008]在上述任一方案中优选的是，所述多孔硅酸盐为硅酸钙，或硅酸锌，或硅酸铝镁，对其指标要求为：比表面积≥600m2/g，孔容≥0.6cm3/g，平均孔径5
‑
10nm，结晶水含量5
‑
15％。
[0009]在上述任一方案中优选的是，所述催化剂为具有光催化性能的无机纳米粉体材
料，该无机纳米粉体材料为纳米氮化碳，纳米氧化铈中的任意一种。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钠中的任意一种。
[0011]在上述任一方案中优选的是，粘结剂为碱激发胶凝材料水合硅酸钙。
[0012]一种气凝胶基有害气体吸附颗粒的制备方法，制备方法为：首先称取适量SiO2气凝胶粉体、多孔硅酸盐粉体和催化剂粉体放入湿法造粒机中，然后加新鲜水，将混合粉体含水率调至30
‑
50％，混合均匀，然后依次加入氧化剂和粘结剂，再次混合均匀后用于产品造粒。
[0013]优选的，在湿法造粒机中，通过喷淋方式向SiO2气凝胶、多孔硅酸盐和催化剂的混合粉体中加新鲜清水，将粉体的含水率调至30
‑
50％(质量比)，将物料在混料机中充分混合，混合均匀后再依次加入氧化剂(次氯酸钠固体粉末或质量浓度为3
‑
12％的高锰酸钾溶液)，粘结剂水合硅酸钙，其中催化剂的用量为0.1
‑
0.5％(对绝干SiO2气凝胶和多孔硅酸盐粉体总量)，氧化剂的用量为0.5
‑
2％(对绝干SiO2气凝胶和多孔硅酸盐粉体总量)，粘结剂的用量为10
‑
40％(对绝干SiO2气凝胶和多孔硅酸盐粉体总量)。
[0014]将混合均匀后的物料采用挤压造粒设备进行造粒，挤压造粒压力1.0
‑
1.5MPa。包括：将制备好的物料加至造粒机中，根据物料性能及对颗粒强度要求调整挤压造粒压力，同时根据应用需求调整颗粒尺寸。制备出的粗颗粒过80目振动筛，除去其中的细小颗粒和粉尘，获得合格的新型气体吸附颗粒。
[0015]其中，为了达到更好的技术效果，降低干燥成本，本专利技术中过筛后的吸附材料颗粒采用微波干燥除去其中的水分。
[0016]本专利技术制备出了高孔隙结构SiO2气凝胶基高效广谱型有害气体吸附和降解材料，产品具有质量轻、吸附效率高、降解能力强的优势，填补了行业空白，同时拓展了SiO2气凝胶粉体的应用领域。本专利技术操作简单、灵活，对设备要求也相对较低，可操作性较强，易于产业化推广应用。
具体实施方式
[0017]为了更进一步了解本专利技术的
技术实现思路
，下面将结合具体实施例详细阐述本专利技术。
[0018]实施例1
[0019]本专利技术采用的高孔隙结构SiO2气凝胶指标要求为：比表面积480m2/g，孔容0.88cm3/g，堆积密度0.051g/cm3，平均孔径23.9nm。
[0020]采用的多孔硅酸盐指标要求为：比表面积620m2/g，孔容0.65cm3/g，平均孔径5.9nm，结晶水含量11.3％。吸附颗粒制备过程如下：
[0021](1)分别称取SiO2气凝胶粉体5kg、多孔硅酸盐粉体65kg和催化剂纳米氧化铈0.3kg加至混料机中，加入40kg水，密封好混料机加料口，开启混料机；
[0022](2)待物料混合均匀后，加入质量浓度为8％的高锰酸钾溶液10kg，重新开启混料机；
[0023](3)充分混合后，再向物料中加入粘结剂水合硅酸钙25kg，并开启混料机，混合均匀；
[0024](4)将混合好的物料在挤压造粒机上进行造粒，造粒压力1.2MPa；
[0025](5)制备的粗颗粒过80目振动筛，除去细小颗粒及粉尘；
[0026](6)经筛选后的颗粒放置于烘箱或微波干燥机中进行干燥。
[0027]采用此方法制备的气凝胶基吸附颗粒疏松多孔、表面光滑，颗粒均匀，强度好。产品吸附性测试结果如表1所示。
[0028]表1吸附性测试结果
[0029][0030][0031]实施例2
[0032]本专利技术采用的高孔隙结构SiO2气凝胶指标要求为：比表面积480m2/g，孔容0.88cm3/g，堆积密度0.051g/cm3，平均孔径23.9nm。
[0033]采用的多孔硅酸盐指标要求为：比表面积620m2/g，孔容0.65cm3/g，平均孔径5.9nm，结晶水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶基有害气体吸附颗粒，其特征在于，包括以下份数的各组分：SiO2气凝胶5
‑
20份、多孔硅酸盐30
‑
80份、粘结剂10
‑
40份、氧化剂0.5
‑
2份、催化剂0.1
‑
0.5份。2.根据权利要求1所述的一种气凝胶基有害气体吸附颗粒，其特征在于，所述SiO2气凝胶指标要求为：比表面积≥400m2/g，孔容≥0.8cm3/g，堆积密度≤0.06g/cm3，平均孔径15
‑
40nm。3.根据权利要求1所述的一种气凝胶基有害气体吸附颗粒，其特征在于，所述多孔硅酸盐为硅酸钙，或硅酸锌，或硅酸铝镁，对其指标要求为：比表面积≥600m2/g，孔容≥0.6cm3/g，平均孔径5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔雅楠，王成海，尹学彬，
申请(专利权)人：华阳纳谷北京新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：