本发明涉及一种焊接烟气净化材料及其制备方法。
背景技术：
焊接烟气中有毒有害气体的成份主要为CO、CO2、O3、NOX、HF等。
焊接烟气中的一氧化碳来自钢材焊件和焊条；因为钢是铁碳合金，在焊接高温下，合金中的碳不完全燃烧，就可生成一氧化碳。在等离子弧焊、二氧化碳保护焊、气焊的烟气中，一氧化碳含量较高。由于它的来源不仅来自焊条、焊件，而且还来自保护气体和热源；如二氧化碳保护焊中的二氧化碳气体，在电弧高温下分解形成一氧化碳气体。CO是一种窒息性气体，我国卫生标准规定CO的最高允许浓度为30mg／m3，对人体的毒性作用是使氧在体内的运输或组织利用氧的功能发生障碍，造成缺氧。根据对部分CO2气体保护焊工血液中碳氧血红蛋白的现场检验测定结果，发现普遍高于正常水平，但采取了通风措施后，焊工血液中的碳氧血红蛋白浓度显著下降。
焊接区内的臭氧是经高温光化学反应而产生，电弧与等离子辐射出的短紫外线使空气中的氧分子分解成氧原子，这些氧原子或氧分子在高温下获得一定的能量后，互相撞击即可生成臭氧。臭氧是一种刺激性有毒气体，呈淡蓝色。我国卫生标准规定，臭氧最高允许浓度为0.3mg／m3。臭氧对人体的危害主要是对呼吸道及肺有强烈刺激作用。臭氧浓度超过一定限度时，往往引起咳嗽、胸闷、食欲不振、疲劳无力、头晕、全身疼痛等。严重时，特别是在密闭容器内焊接而又通风不良时，可引起支气管炎和肺水肿等。
氮氧化物 氩弧焊和等离子弧焊主要毒物是由于焊接电弧的高温作用，引起空气中氮、氧分子离解、重新结合而形成的。氮氧化物也是属于具有刺激性的有毒气体。明弧焊中常见的氮氧化物为二氧化氮，二氧化氮是红褐色气体，我国卫生标准规定，氮氧化物(换算为NO2)的允许最高浓度为5mg／m3。氮氧化物对人体的危害，主要是对肺有刺激作用。高浓度的二氧化氮吸入到肺泡后，逐渐与水作用形成硝酸与亚硝酸，对肺组织产生强烈刺激及腐蚀作用，能引起上呼吸道黏膜发炎、慢性支气管炎等。
氟化氢主要产生于焊条电弧焊。在低氢型焊条的药皮里通常都含有萤石(CaF2)和石英(SiO2)，在电弧高温作用下形成氟化氢(HF)气体。氟化氢是属于具有刺激性的有毒气体。目前我国的卫生标准为1mg／m3。吸入较高浓度的氟及氟化氢气体或蒸气，可立即产生眼鼻和呼吸道黏膜的刺激症状。引起鼻腔和咽喉黏膜充血、干燥、鼻腔溃疡等，严重时可发生支气管炎、肺炎等。
因而，面对焊接烟气对人类的危害，力求在现有的物力、财力条件允许的情况下，开发可除焊接烟气净化材料，以有效解决此气体污染问题。
而目前市场上现有的焊接烟气净化材料一般净化速率慢，净化种类单一，效果不理想。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种焊接烟气净化材料及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种焊接烟气净化材料，以重量份计，所述净化材料的原料配方包括以下组分：
活性炭 72-85份；
硝酸钴 5-15份；
氧化铜 5-10份；
铝酸钠 2-5份；
十二水硫酸铝钾 2.5-4份；
琼脂粉 0.3-1.2份；
水 90-105份。
根据本发明的一个优选方面，所述活性炭为煤质或椰壳活性炭粉，粒度为200~350目，碘吸附值为900~1500mg/g。
所述净化材料为直径2mm~5mm的球状颗粒。
所述净化材料的比表面积为700 m2/g~1000m2/g，堆积密度为0.5 g/mL ~0.65g/mL。
本发明采取的另一种技术方案是：一种上述焊接烟气净化材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）按配方，将硝酸钴、铝酸钠和十二水硫酸铝钾溶于水中，制成溶液，备用；
（2）将活性炭、氧化铜和琼脂粉混合物制成混合物，然后将步骤（1）得到的溶液喷雾于所述混合物上，制成颗粒，烘干，活化，即得所述净化材料。
优选地，步骤（2）中，所述颗粒为球状颗粒。更优选地，所述球状颗粒通过滚球机制得。
优选地，步骤（2）中，所述烘干在温度90℃~120℃下进行。
优选地，步骤（2）中，所述活化在温度350℃~450℃下进行。更优选地，所述活化在马弗炉中进行。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的焊接烟气净化材料由于选用了高碘吸附值的活性炭和加入了硝酸钴、氧化铜、铝酸钠，使制备的净化材料具有良好焊接烟气净化性能，净化范围广。
本发明的焊接烟气净化材料中还加入了十二水硫酸铝钾和琼脂粉，使滚球更容易，且活性成分在球内分散更均匀，制得的球表面更光滑，硬度更强，使用时无粉末脱落。
本发明的焊接烟气净化材料，其制备方法简单，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于这些实施例。
以下实施例中焊接烟气净化材料采取如下测试方法进行评价：
焊接烟气去除率：将焊接烟气净化材料样品倒出搅拌均匀，用量筒量取116ml样品倒入已备好的内径为2.54cm的玻璃吸收管中，并保证填充紧密。用铁架台固定玻璃吸收管，并放入通风橱中。把吸收管的底部通过聚四氟乙烯管和减压阀与钢瓶混合气体连接。开启压缩空气和减压阀，使含1Val％混合气体（含0.3%CO、0.1%CO2、0.1%O3、0.2%NO2、0.3%HF、其余为N2）以1450ml/min的速率通过玻璃吸收管。测试开始，气体通过滤料开始反应，并用秒表记录时间。把气体检测仪的取样管插入玻璃吸收管的顶部，开启检测仪。实验快结束的时候，会有气体未被滤料完全吸收，未被吸收的气体通过检测仪的取样头到检测仪中，检测仪会读取气体浓度。只要有一种气体出口浓度为50ppm时，测试就结束，记录测试时间。
实验温度达23±2℃
测试仪器：内径2.54cm长23cm的玻璃吸收管、250ml量筒、温度计、铁架台、钢瓶混合气体、美国Dwyer减压阀、气体检测仪。
实施例1
本实例提供一种焊接烟气净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）称取硝酸钴5g、铝酸钠 3g、十二水硫酸铝钾2.5g，然后溶于105g水中，制成溶液，待用；
（2）称取活性炭粉85g、氧化铜5g、琼脂粉0.8g，并混合均匀，待用；
（3）将步骤（1）所得的溶液喷雾于步骤（2）所得的已混合的物质中，并通过滚球机滚成球状，然后在95℃烘箱中烘干，最后在马弗炉中于350℃活化，得到焊接烟气净化材料；
（4）该球状的焊接烟气净化材料的比表面积为700~850m2/g，堆积密度为0.55~0.65g/ml。
经上述测试方法对该焊接烟气净化材料进行评价的结果如下：气体初始浓度为1 Val%，终止浓度为50ppm，测试时间为210min。
实施例2
本实例提供一种焊接烟气净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）称取硝酸钴12g、铝酸钠 4g、十二水硫酸铝钾3g，然后溶于95g水中，制成溶液，待用；
（2）称取活性炭粉75g、氧化铜10g、琼脂粉1.0g，并混合均匀，待用；
（3）将步骤（1）所得的溶液喷雾于步骤（2）所得的已混合的物质中，并通过滚球机滚成球状，然后在100℃烘箱中烘干，最后在马弗炉中于450℃活化，得到焊接烟气净化材料；
（4）该球状的焊接烟气净化材料的比表面积为900~1000m2/g，堆积密度为0.5~0.6g/ml。
经上述测试方法对该焊接烟气净化材料进行评价的结果如下：气体初始浓度为1 Val%，终止浓度为50ppm，测试时间为375min。
实施例3
本实例提供一种焊接烟气净化材料，其依次通过如下步骤制备：
（1）称取硝酸钴8g、铝酸钠 5g、十二水硫酸铝钾2.5g，然后溶于100g水中，制成溶液，待用；
（2）称取活性炭粉80g、氧化铜6g、琼脂粉0.5g，并混合均匀，待用；
（3）将步骤（1）所得的溶液喷雾于步骤（2）所得的已混合的物质中，并通过滚球机滚成球状，然后在105℃烘箱中烘干，最后在马弗炉中于400℃活化，得到焊接烟气净化材料；
（4）该球状的焊接烟气净化材料的比表面积为800~950m2/g，堆积密度为0.55~0.65g/ml。
经上述测试方法对该焊接烟气净化材料进行评价的结果如下：气体初始浓度为1 Val%，终止浓度为50ppm，测试时间为255min。
以上对本发明做了详尽的描述，但本发明不限于上述的实施例。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。