一种高效低风阻吸附材料结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及的是一种吸附材料结构，还涉及了该种材料结构的制造方法，具体涉及一种适用于流体净化的吸附材料的结构及其制造方法，属于环保技术和新材料技术领域。

背景技术

在空气、水源和土壤污染日益严重的形势下，对污染物的无害化处理刻不容缓，现时已经有多种技术手段应用于环境治理中，其中包括采用活性炭和沸石分子筛的吸附技术，尤其是活性炭吸附技术在空气净化和水净化领域已经大量采用，活性炭虽然具有良好的吸附性能，但也存在明显的缺陷，主要问题在于活性炭不能承受太高的脱附温度，否则容易出现燃烧甚至火灾的风险，而低温脱附对于某些被吸附物难以完全脱附干净，久而久之活性炭会逐渐出现堵塞，吸附功能逐步丧失。现时大部分活性炭的使用寿命不超过一年，频繁更换活性炭导致环保治理的成本很高，况且大量产生的报废活性炭更造成环境的二次污染。而由沸石粉末或活性炭粉末制成的蜂窝状或颗粒状的制作过程中因需要添加粘合剂才能制成蜂窝状或颗粒状，所添加的粘合剂会堵塞沸石或活性炭中的微孔，导致吸附能力大幅下降。再有，大部分的颗粒装填会形成很大的风阻，在对空气净化时需要用高压风机，导致风机能耗增加。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种吸附材料结构，该种吸附材料结构可以有很高的吸附能力，并具有耐高温、低风阻、使用寿命长和成本低廉的特点，应用范围广，适应性强。

本发明还提供了该吸附材料结构的制造方法。

本发明吸附材料结构可以采取如下技术方案:

一种高效低风阻吸附材料结构，包括贝壳、粘合剂和沸石微粒；所述的沸石微粒通过粘合剂粘附并覆盖在贝壳内外的全部表面，在贝壳内外表面形成致密的沸石微粒薄层；所述的沸石微粒薄层面的沸石微粒具有裸露部分，沸石微粒的裸露部分不被粘合剂所遮盖。

本发明解决问题还可以进一步采取以下改进措施：

进一步的改进为，所述的贝壳为两壳片已经分离的双壳类贝壳的壳片。

进一步的改进为，贝壳投影面积在0.6-16平方厘米之间。

进一步的改进为，所述的沸石微粒可以是天然沸石微粒或人造沸石微粒。

进一步的改进为，所述的粘合剂为耐火无机粘合剂。

进一步的改进为，所述的粘合剂为硅酸钠粘合剂。

进一步的改进为，所述的沸石微粒是单一沸石成分，或者是沸石粉末与无机物骨架相结后形成状疏松通透立体结构的组合沸石微粒。

进一步的改进为，所述的贝壳表面的有机物成分已经通过化学处理或高温处理方式清除干净。

进一步的改进为，所述贝壳为破碎后的螺壳的曲面状碎片。

一种高效低风阻吸附材料结构的制造方法的技术方案，包括以下步骤，

步骤一：选用壳片已经分离，有机物清除干净的贝壳放进密封的滚筒容器内并加入粘合剂，再将容器旋转使粘合剂完全粘附在所有贝壳的内外表面；

步骤二：再将完成步骤一粘附有粘合剂的贝壳转移至带网孔的滚筒内旋转，将多余的粘合剂通过滚筒的网孔流出，使贝壳内外表面附着一层粘合剂薄层；

步骤三：将足够多的沸石微粒放进另一个密封滚筒，再将步骤二制成的粘附有粘合剂薄层的贝壳加入该密封滚筒内，通过旋转滚筒，让沸石微粒通过粘合剂粘附在贝壳表面；

步骤四：再将完成步骤三已经粘满沸石微粒的贝壳送入烘干隧道，通过约200℃烘烤加速粘合剂的固化，使沸石微粒牢固地粘附在贝壳表面；

步骤五：再将完成步骤四烘烤固化后的贝壳送进另一个带网孔的滚筒内，通过旋转滚筒将未被粘附多余的沸石微粒从滚筒的网孔流出，最后获得吸附材料成品，从滚筒网孔流出的多余沸石微粒可以重复利用。

上述技术方案具有这样的技术效果:

1、通过本发明制成的吸附材料，利用贝壳比表面积较大和不规则曲面的外形特征，实现吸附材料在装填堆叠后，既保证流体与沸石层之间具有较大的接触面积，但也能使堆积密度降低，使其内部保持大量的空隙，达到吸附材料良好吸附性能并具有良好的透气性和透水性，尤其在应用在废气净化领域，可大幅减少吸附材料堆叠后形成的高风阻，减少风机能耗。

2、借助沸石微粒的吸附和脱附性能，适用于有机废气治理和污水净化，该产品主要成分由无机物组成，比传统活性炭有更高的脱附温度适应性，满足更多种类的有机物脱附，吸附饱和后可通过脱附再生得以反复长期使用。

3、贝壳属于低值的废弃物，其利用制成高价值的吸附材料实现废物利用，有利于环保。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例2沸石微粒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。

实施例1：如图1所示，一种高效低风阻的吸附材料，包括贝壳1、粘合剂2和沸石微粒3；所述的沸石微粒3通过粘合剂2粘结并覆盖在贝壳1内外的全部表面，在贝壳1内外表面形成致密的沸石微粒3薄层；所述的沸石微粒3薄层其中一面通过粘合剂2与贝壳1表面黏结，另一面的沸石微粒3裸露，裸露在外的沸石微粒3不被粘合剂2所遮盖。

所述的贝壳采用白蚬子、沙蚬贝壳，其两壳片已经分离，其壳片投影面积在0.6-16平方厘米之间。当然贝壳也可以采用其它双壳类贝壳的壳片。

所述的贝壳1经过高温处理，其表面的有机物成分已经通过350℃高温清除干净。

所述的沸石微粒3采用人造沸石微粒；

所述的粘合剂2为硅酸钠耐火无机粘合剂；

所述的粘合剂2固化后不能被水所溶解。

工作原理

由于本发明成品内含大量的沸石(又称分子筛)，因此具有良好的吸附性能和通透性，可以让气体或液体在低阻力的状态下通过并接触到沸石微粒表面，可吸附流经空气的VOCs成分、和污水中的氨氮成分和重金属等有害物质，有效吸收空气中的VOCs成分和降低污水的BOD值，对流体进行有效的过滤和净化，由于本发明成品中的结构为无机矿物，可以承受最高300℃或以上的高温而保持结构的完好，适用于对吸附饱和后的高温脱附，对于沸点和热解气化温度高的被吸附物具有更彻底的脱附效果，具有较高的阻燃安全性，而且通过贝壳作为骨架具有很高的刚性而不容易破损，可以长期反复使用，可代替现有的活性炭等吸附材料。选择贝壳片形成的骨架，其作用是贝壳具有不规则的曲面外形，具有较低的堆积密度，堆叠后内部贝壳与贝壳之间形成较大的间隙，具有良好的通透性，尤其用于空气净化，具有低风阻的特性，可选用低风压的风机而节能。贝壳主要成分为碳酸钙，具有稳定的化学性能，并具有相当的刚性和耐温性，适合作为吸附材料的骨架，加上贝壳是常见的废弃物，成本低廉。

用于污水净化的沸石微粒其粒径为50-200μm之间，用于空气净化的吸附材料所采用沸石微粒其粒径小于50μm。

实施例2：一种高效低风阻的吸附材料，包括贝壳1、粘合剂2和沸石微粒3；所述的沸石微粒3通过粘合剂2粘结并覆盖在贝壳1内外的全部表面，在贝壳1内外表面形成致密的沸石微粒3薄层；所述的沸石微粒3薄层其中一面通过粘合剂2与贝壳1表面黏结，另一面的沸石微粒3裸露，裸露在外的沸石微粒3不被粘合剂2所遮盖。

所述的贝壳采用小鲍鱼壳，其两壳片已经分离。

所述的贝壳1经过高温处理而清除表面的有机物，或者贝壳1其表面的有机物成分已经通过化学处理清除干净。

所述的沸石微粒由沸石粉末与无机物骨架4相结后形成状疏松通透的立体结构组合沸石微粒(如图2)。

所述的沸石粉末采用人造沸石粉末；

所述的粘合剂2为硅酸钠耐火无机粘合剂；

所述的粘合剂2固化后不能被水所溶解。

所述的组合沸石微粒其粒径在0.5-2mm；

采用的贝壳投影面积在0.6-16平方厘米之间。当然也可以按照设计需要采用其它面积大小。

实施例2沸石微粒采用沸石粉末与无机物骨架4相结后形成状疏松通透立体结构的组合沸石微粒(如图2)，与实施例1相比，其同等表面积下可以容纳更多的沸石微粒，具有更大的吸附容量，而支撑固定沸石微粒的材料是疏松结构的骨架，能保证大部分沸石微粒能接触到流经的气体或液体，而且，支撑固定沸石颗粒的疏松骨架可以过滤流体中的灰尘或悬浮物，减少沸石颗粒微孔被堵塞的问题。本实施例可应用于污水过滤及净化以及对空气中VOCs气体的吸附。

实施例1、实施例2可以采以下制造方法得到产品。

高效低风阻吸附材料结构的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：选用壳片已经分离，有机物清除干净的贝壳放进密封的滚筒容器内并加入粘合剂，再将容器旋转使粘合剂完全粘附在所有贝壳的内外表面；

步骤二：再将完成步骤一粘附有粘合剂的贝壳转移至带网孔的滚筒内旋转，将多余的粘合剂通过滚筒的网孔流出，使贝壳内外表面附着一层粘合剂薄层；

步骤三：将足够多的沸石微粒放进另一个密封滚筒，再将步骤二制成的粘附有粘合剂薄层的贝壳加入该密封滚筒内，通过旋转滚筒，让沸石微粒通过粘合剂粘附在贝壳表面。

如果部分沸石微粒外表面有胶水，在其上面会再粘附其它沸石微粒，会多一层或若干层的沸石颗粒，直到最后不能再粘附更多沸石微粒，最外面一层沸石微粒有部分是没有胶水覆盖的。

步骤四：再将完成步骤三已经粘满沸石微粒的贝壳送入烘干隧道，通过约200℃烘烤加速粘合剂的固化，使沸石微粒牢固地粘附在贝壳表面；

步骤五：再将完成步骤四烘烤固化后的贝壳送进另一个带网孔的滚筒内，通过旋转滚筒将未被粘附多余的沸石微粒从滚筒的网孔流出，最后获得吸附材料成品，从滚筒网孔流出的多余沸石微粒可以重复利用。

该制作方法所涉及的设备简单，工艺步骤少，可以使产品制作容易、简单。

本发明也可以采用螺壳破碎后的曲面状碎片替代双壳类贝壳。

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。