CN108745293A - 一种高性能甲醛吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能甲醛吸附剂，按重量份包含：改性活性炭60‑80份、海泡石15‑30份、沸石10‑20份、微晶纤维素5‑10份、硅藻土10‑20份、多乙烯多胺聚合物15‑30份、聚乙二醇1‑4份、纳米二氧化钛0.5‑2份、纳米二氧化锌0.5‑2份。其制备方法为：将多乙烯多胺聚合物和聚乙二醇混合后加入去离子水稀释，得溶液a；然后将改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌加入溶液a中，保温反应；然后真空烘干，即得。本发明制备的高性能甲醛吸附剂除甲醛性能优异，经测试，其在24小时内甲醛降解率达到99％以上。
Description
技术领域
本发明涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种高性能甲醛吸附剂及其制备方法。
背景技术
室内环境由于装潢材料、家俱的普遍使用导致空气污染物在密闭空间的长时间累积。长期生活在该环境中，会对人类身心健康构成严重威胁，而甲醛又是众多污染物中含量较多、危害较大的一种。根据大量学者对室内甲醛含量调查，发现大部分地区居住环境甲醛含量已然超过我国室内空气质量标准的限值0.10mg/m3，甚至某些地区新房装修后室内甲醛超标量为标准值的十几倍，其构成的危害不言而喻。因此，去除甲醛成为净化室内污染物的重中之重，然而现有的产品除甲醛效果不够理想，因此亟需研制出一种高性能的除甲醛产品。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种高性能甲醛吸附剂及其制备方法。本发明制备的高性能甲醛吸附剂除甲醛性能优异，经测试其在24小时内甲醛降解率达到99％以上。
本发明提出了一种高性能甲醛吸附剂，按重量份包含：改性活性炭60-80份、海泡石15-30份、沸石10-20份、微晶纤维素5-10份、硅藻土10-20份、多乙烯多胺聚合物15-30份、聚乙二醇1-4份、纳米二氧化钛0.5-2份、纳米二氧化锌0.5-2份。
优选地，所述改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土的粒径均在1-100um之间。
优选地，所述纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的粒径都在10-100nm之间。
优选地，所述改性活性炭的制备方法为：称取8-15g活性炭加入高锰酸钾溶液中，常温搅拌6-10h，过滤，固体产物在温度低于80℃条件下烘干后，与硫酸锰溶液混合，搅拌5-10h，过滤，用蒸馏水洗涤3-5次，在100℃以下烘干后，在惰性气体保护下焙烧，即得改性活性炭。
优选地，所述焙烧温度为580-640℃，焙烧时间为4-15h。
优选地，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种。
优选地，所述高猛酸钾溶液的浓度为0.65-0.95mol/L。
优选地，所述硫酸锰的浓度为0.5-1.5mol/L。
优选地，本发明还提出了上述吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份将15-30份多乙烯多胺聚合物和1-4份聚乙二醇混合后加入两者总体积1-5倍的去离子水稀释，得溶液a；
S2、按重量份将改性活性炭60-80份、海泡石15-30份、沸石10-20份、微晶纤维素5-10份、硅藻土10-20份、纳米二氧化钛0.5-2份、纳米二氧化锌0.5-2份加入溶液a中，然后控制温度为50-95℃，保温10-30h后；在温度低于75℃条件下真空烘干，即得高性能甲醛吸附剂。
本发明以改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土为吸附载体，然后将吸附载体与多乙烯多胺聚合物和聚乙二醇的混合液反应，在吸附载体表面生成大量胺基官能团和少量的羟基官能团，胺基官能团能与甲醛气体迅速反应，羟基能增强吸附剂表面的吸湿性能，在吸附剂表面形成一层水膜，从而促进甲醛在吸附剂表面吸附、富集，加快反应速度、提高甲醛净化效率；而且活性炭具有大量的微孔结构及较大的比表面积，对甲醛有极强的吸附性能，以活性炭为吸附载体并与同样具有丰富多孔结构的海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土配合使用，去甲醛效果佳；本发明还将催化剂纳米二氧化钛、纳米二氧化锌负载于吸附载体表面，纳米二氧化钛、纳米二氧化锌配合光照使用，可夺取甲醛中的电子，使甲醛分子活化氧化降解为二氧化碳和水等无机物质，从而实现对甲醛的光催化分解；本发明还对主要吸附载体活性炭进行改性，经过高锰酸钾和硫酸锰的改性后，活性炭表面形成大量的微孔结构，进一步提高对甲醛的物理吸附性能，而且改性后的活性炭表面会生成大量的含氧官能团，这些含氧官能团能与甲醛反应，进一步增强了对甲醛的化学吸附性能；通过改性处理还使得活性炭表面生成大量的锰氧化物，而锰氧化物对甲醛有较高的反应活性，使负载锰氧化物的活性炭对甲醛具有更高的吸附性能。总而言之，本发明通过对物理吸附、化学吸附和光催化分解技术配合使用，除甲醛性能优异，经测试本发明制备的高性能甲醛吸附剂在24小时内的甲醛降解率达到99％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高性能甲醛吸附剂，按重量份包含：改性活性炭60份、海泡石30份、沸石10份、微晶纤维素10份、硅藻土10份、多乙烯多胺聚合物30份、聚乙二醇1份、纳米二氧化钛2份、纳米二氧化锌0.5份。
实施例2
一种高性能甲醛吸附剂，按重量份包含：改性活性炭60份、海泡石30份、沸石10份、微晶纤维素10份、硅藻土10份、多乙烯多胺聚合物30份、聚乙二醇1份、纳米二氧化钛2份、纳米二氧化锌0.5份；所述改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土的粒径均在1-100um之间；所述纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的粒径都在10-100nm之间。
所述改性活性炭的制备：称取8g活性炭加入高锰酸钾溶液中，常温搅拌10h，过滤，固体产物在温度低于80℃条件下烘干后，与硫酸锰溶液混合，搅拌5h，过滤，用蒸馏水洗涤5次，在100℃以下烘干后，在惰性气体保护下焙烧，即得改性活性炭；所述焙烧温度为580℃，焙烧时间为15h；所述高猛酸钾溶液的浓度为0.65mol/L；所述硫酸锰的浓度为1.5mol/L。
本发明所述吸附剂的制备：
S1、将多乙烯多胺聚合物和聚乙二醇混合后加入两者总体积1倍的去离子水稀释，得溶液a；
S2、按重量份将改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土份、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌份加入溶液a中，然后控制温度为95℃，保温10h后；在温度低于75℃条件下真空烘干，即得高性能甲醛吸附剂。
实施例3
一种高性能甲醛吸附剂，按重量份包含：改性活性炭80份、海泡石15份、沸石20份、微晶纤维素5份、硅藻土20份、多乙烯多胺聚合物15份、聚乙二醇4份、纳米二氧化钛0.5份、纳米二氧化锌2份；所述改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土的粒径均在1-100um之间；所述纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的粒径都在10-100nm之间。
所述改性活性炭的制备：称取15g活性炭加入高锰酸钾溶液中，常温搅拌6h，过滤，固体产物在温度低于80℃条件下烘干后，与硫酸锰溶液混合，搅拌10h，过滤，用蒸馏水洗涤3次，在100℃以下烘干后，在惰性气体保护下焙烧，即得改性活性炭；所述焙烧温度为640℃，焙烧时间为4h；所述高猛酸钾溶液的浓度为0.95mol/L；所述硫酸锰的浓度为0.5mol/L。
本发明所述吸附剂的制备：
S1、将多乙烯多胺聚合物和聚乙二醇混合后加入两者总体积5倍的去离子水稀释，得溶液a；
S2、按重量份将改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土份、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌份加入溶液a中，然后控制温度为50℃，保温30h后；在温度低于75℃条件下真空烘干，即得高性能甲醛吸附剂。
实施例4
一种高性能甲醛吸附剂，按重量份包含：改性活性炭70份、海泡石20份、沸石150份、微晶纤维素70份、硅藻土16份、多乙烯多胺聚合物22份、聚乙二醇3份、纳米二氧化钛1.5份、纳米二氧化锌1.4份；所述改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土的粒径均在1-100um之间；所述纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的粒径都在10-100nm之间。
所述改性活性炭的制备：称取10g活性炭加入高锰酸钾溶液中，常温搅拌8h，过滤，固体产物在温度低于80℃条件下烘干后，与硫酸锰溶液混合，搅拌7h，过滤，用蒸馏水洗涤4次，在100℃以下烘干后，在惰性气体保护下焙烧，即得改性活性炭；所述焙烧温度为620℃，焙烧时间为7h；所述高猛酸钾溶液的浓度为0.80mol/L；所述硫酸锰的浓度为1mol/L。
本发明所述吸附剂的制备：
S1、将多乙烯多胺聚合物和聚乙二醇混合后加入两者总体积3倍的去离子水稀释，得溶液a；
S2、按重量份将改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土份、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌份加入溶液a中，然后控制温度为70℃，保温20h后；在温度低于75℃条件下真空烘干，即得高性能甲醛吸附剂。
性能测试
按照《室内空气净化产品净化效果测定方法》QBT2761-2006的方法来测定实施例1-4制备所得吸附剂降解甲醛的效果。结果显示，实施例1-4制备的高性能甲醛吸附剂在24小时内的甲醛降解率均达到99％以上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高性能甲醛吸附剂，其特征在于，按重量份包含：改性活性炭60-80份、海泡石15-30份、沸石10-20份、微晶纤维素5-10份、硅藻土10-20份、多乙烯多胺聚合物15-30份、聚乙二醇1-4份、纳米二氧化钛0.5-2份、纳米二氧化锌0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述改性活性炭、海泡石、沸石、微晶纤维素、硅藻土的粒径均在1-100um之间；所述纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的粒径均在10-100nm之间。
3.根据权利要求1或2所述的吸附剂，其特征在于，所述改性活性炭的制备方法为：称取8-15g活性炭加入高锰酸钾溶液中，常温搅拌6-10h，过滤，固体产物在温度低于80℃条件下烘干后，与硫酸锰溶液混合，搅拌5-10h，过滤，用蒸馏水洗涤3-5次，在100℃以下烘干后，在惰性气体保护下焙烧，即得改性活性炭。
4.根据权利要求3所述的吸附剂，其特征在于，所述焙烧温度为580-640℃，焙烧时间为4-15h。
5.根据权利要求3所述的吸附剂，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的吸附剂，其特征在于，所述高猛酸钾溶液的浓度为0.65-0.95mol/L。
7.根据权利要求3所述的吸附剂，其特征在于，所述硫酸锰的浓度为0.5-1.5mol/L。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份将15-30份多乙烯多胺聚合物和1-4份聚乙二醇混合后加入两者总体积1-5倍的去离子水稀释，得溶液a；
S2、按重量份将改性活性炭60-80份、海泡石15-30份、沸石10-20份、微晶纤维素5-10份、硅藻土10-20份、纳米二氧化钛0.5-2份、纳米二氧化锌0.5-2份加入溶液a中，然后控制温度为50-95℃，保温10-30h后；在温度低于75℃条件下真空烘干，即得高性能甲醛吸附剂。
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