具有防火性能的活性炭复合材料的制作方法

1.本发明涉及的是一种具有防火性能的活性炭复合材料，具体涉及一种应用于有机废气治理并具有安全性能的活性炭复合片材，属于新材料和环保技术领域。


背景技术：

2.活性炭具有良好的吸附性能已被广泛应用于空气净化中对有害气体的吸附，包括vocs在内的有机废气处理上应用最为广泛的是蜂窝活性炭产品。
3.活性炭的多孔穴结构具有极高的比表面积，对有机气体有较好的吸附能力，也包括蜂窝活性炭的结构在较小的外型尺寸下具有较大的过风接触面积，但在蜂窝活性炭的制作过程中需要在活性炭粉末中添加一定比例的粘接材料及其他辅料以满足挤出成型所需，如果粘接材料及辅料添加比例太大会降低蜂窝活性炭的吸附效率，但添加量太少其制成品的强度就会降低，容易导致运输和使用中破损，尤其采用离线脱附的方式对蜂窝活性炭进行再生时，多次反复的装拆和运输使其破损率大幅增加，所以，蜂窝活性炭的吸附效率和其结构强度的矛盾一直存在。
4.再有，蜂窝活性炭在脱附再生时为容易发生火灾事故，其原因是活性炭再吸附过程中会产生放热反应，尤其在处理低燃点的有机废气(如酮类和醛类气体)时如果散热不良很容易产生自燃而引发火灾，所以为保证安全脱附使只能用120℃以下的热风温度，而过低的脱附温度对于高沸点的有机溶剂难以彻底脱附干净，导致蜂窝活性炭再生后的吸附能力逐步衰减，降低了蜂窝活性炭的使用寿命。
5.而目前市场上所使用的沸石转轮，虽然可以采用高温热风脱附但其价格非常昂贵，而且沸石分子筛与活性炭相比，其对有机废气种类的适用范围较窄，所以沸石转轮未能在市场上普遍应用。


技术实现要素：

6.本发明需要解决的技术问题是提供一种具有防火性能的活性炭复合材料，该种复合材料具有吸附效能高、不易破损、使用寿命长、对有机废气适用范围广、价格低廉和具有安全性。
7.本发明可以采取如下技术方案:
8.一种具有防火性能的活性炭复合材料，包括一层金属层和两层吸附层；所述的金属层由铝片构成，所述的吸附层由活性炭颗粒、阻燃粉末和粘合剂构成，其中，活性炭颗粒占吸附层的重量为50—60％，粘合剂占吸附层的重量为35—45％，阻燃粉末占吸附层的重量为5—10％，各组分全部为干重比例；所述的吸附层全覆盖在金属层的两面。
9.本发明解决问题还可以进一步采取以下改进措施：
10.进一步的改进为：所述的阻燃粉末分布在吸附层的外表面。
11.进一步的改进为：活性炭颗粒占吸附层的重量为55％，阻燃粉末占吸附层的重量为5％，粘合剂占吸附层的重量为40％。
12.进一步的改进为：活性炭颗粒占吸附层的重量为60％，阻燃粉末占吸附层的重量为5％，粘合剂占吸附层的重量为35％。
13.进一步的改进为：活性炭颗粒占吸附层的重量为57％，阻燃粉末占吸附层的重量为8％，粘合剂占吸附层的重量为35％。
14.进一步的改进为：所述的铝片其厚度在50-200um之间。
15.进一步的改进为：所述的铝片是平面形状的铝片，或是瓦楞形状的铝片。
16.进一步的改进为：所述的活性炭颗粒其粒径在50-500um之间。
17.进一步的改进为：所述的粘合剂为耐高温的无机粘合剂。
18.进一步的改进为：所述的阻燃粉末为氢氧化铝或氢氧化镁。
19.上述技术方案具有这样的技术效果:
20.1、本发明所采用的复合结构是将吸附层粘接于铝片上形成良好的结构强度，保障吸附层在受到外力时不容易产生结构损坏，适用于频繁装拆更换的离线脱附再生应用场合。
21.2、基于有铝片作为结构基础，吸附层中只需要添加少量的粘合剂就可以保证其结构强度，由于粘附于活性炭颗粒上的无机粘合剂较薄，无机粘合剂在干燥脱水后会产生收缩而出现龟裂，无数的微龟裂缝形成了活性炭与外界连通的缺口，有效解决了传统蜂窝活性炭因粘合剂及辅料添加比例过多而导致活性炭微孔被大比例封闭的问题。
22.3、本发明的结构中采用高导热系数的铝片，具有良好的散热性能，避免了传统蜂窝活性炭在使用过程中因局部积热而引发火灾的风险。
23.4、本发明中结构铝片和无机粘合剂为不可燃物，而且在吸附层中添加阻燃粉末，可有效防止在高温情况下活性炭着火的风险，可应用于采用更高温度的热空气脱附。
24.5、本发明结构中的铝片为具有良好的柔性和延展性，很容易加工成瓦楞状，可以做成平面状和瓦楞状的片材，通过两者的交叉层叠可形成类似蜂窝状的结构，形成较大的过风接触面积，可替代传统的蜂窝活性炭结构的产品。
25.6、通过本发明所制成的产品，其适用范围广，造价低廉，安全性能好以及安装和维护方便。
附图说明
26.图1是本发明结构放大示意图。
27.图2是本发明的一种结构示意图。
28.图3是本发明的另一种结构示意图。
29.图4为本发明的应用结构剖面示意图。
30.图5是本发明实施例2的结构放大示意图。
具体实施方式
31.下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
32.实施例1：如图1、图2、图3、所示，一种具有防火性能的活性炭复合材料，包括一层金属层1和两层吸附层2；所述的金属层1由铝片构成，所述的吸附层2由活性炭颗粒3、阻燃粉末4和粘合剂5构成，其中，活性炭颗粒3占吸附层2的重量为50—60％，粘合剂5占吸附层
的重量为35—45％，阻燃粉末4占吸附层的重量为5—10％，各组分全部为干重比例；所述的吸附层2全覆盖在金属层1的两面。本例中，活性炭颗粒3占吸附层2的重量为55％，阻燃粉末4占吸附层2的重量为5％，粘合剂5占吸附层2的重量为40％。所述的粘合剂5为耐高温的硅溶胶无机粘合剂。
33.所述的铝片1其厚度在50-200um之间。所述的阻燃粉末4为氢氧化铝或氢氧化镁。所述的活性炭颗粒3，其粒径在50-500um之间。
34.所述的铝片是平面形状的铝片，制成平面片状的复合材料(如图2)。
35.工作原理：
36.通过本发明所制作的产品主要应用于对有害气体的吸附和脱附，其中包括应用于vocs有机废气的吸附和脱附，本发明的结构中，各结构层的作用如下：
37.吸附层作为工作层，是通过其中活性炭颗粒对有机气体分子产生吸附作用。
38.铝片作为支撑结构层，通过与吸附层的结合可以让又薄又脆的吸附层实现具有一定的强度和韧性的片状结构，铝片具有柔软性和延展性，可以通过冲压或辊压做成所需要的形状，包括瓦楞状，而且铝片受热不会产生燃烧，具备安全效果，铝片良好的导热性，起到散热作用防止局部积热，铝片也是一种通用材料容易获取。
39.粘合剂的作用是将活性炭颗粒和阻燃粉末的混合物跟铝片进行粘合，无机粘合剂干固以后硬度增加，也相当于在铝片两面涂上了加硬层，可让整个结构硬度增加，弥补了铝片偏软的缺点，避免片材在使用过程中受风力作用产生抖动。无机粘合剂具有耐高温和不可燃的优点，具有安全性。
40.吸附层所加入一定比例的阻燃粉末可以有效防止意外高温导致活性炭及其他有机成分被点燃的火灾风险。
41.实施例2：如图5所示。本例的特点为，所述的阻燃粉末4分布在吸附层2的外表面。
42.实施例3：本例的特点为，所述的铝片1也可以是瓦楞形状的铝片，制成瓦楞形状的复合材料(如图3)。其余同实施例1或实施例2。
43.实施例4：本例的特点为，活性炭颗粒占吸附层的重量为60％，阻燃粉末占吸附层的重量为5％，粘合剂占吸附层的重量为35％。其余同实施例1或实施例2或实施例3。
44.实施例5：本例的特点为，活性炭颗粒占吸附层的重量为57％，阻燃粉末占吸附层的重量为8％，粘合剂占吸附层的重量为35％。其余同实施例1或实施例2或实施例3。
45.采用上述实施例分别制成的平面状(如图2)和瓦楞状(如图3)阻燃活性炭复合片，通过在金属框内相互交叉层叠形成类似蜂窝结构的组合体(如图4)，在实施时可以将平面状和瓦楞状的铝片先分别完成吸附层制作后再层叠，或者先将平面状和瓦楞状的铝片层叠后再通过浸泡或灌注粘附的方式制作吸附层，就可以在有机废气的吸附和脱附项目上应用。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。