CN112058228A - 一种甲醛清除剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醛清除剂及其制备方法，属于甲醛清除剂技术领域。本发明的甲醛清除剂，按重量百分比计，包括如下组分：生物质活性炭40‑60％、氨基酸10‑20％、硅烷偶联剂1‑5％、表面活性剂1‑5％、有机溶剂20‑30％、添加剂3‑5％；其中，生物质活性炭通过将生物质原料与50‑80％磷酸溶液混合，在400‑600℃煅烧得到。本发明的甲醛清除剂能够高效吸附固定甲醛，且不会造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种甲醛清除剂及其制备方法，属于甲醛清除技术领域。
背景技术
甲醛是一种无色、具有刺激性和窒息性的有毒气体，是人体健康重要危险源，会引起嗅觉异常、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等，世界卫生组织已将甲醛确定为致癌和致畸性的***反应源，国际癌症机构将其列为第一类致癌物质，我国也已将其列为有毒化学品优先控制名单。
目前，甲醛的清除方法主要有活性炭吸附法、光催化氧化法、化学催化氧化法、微生物降解甲醛法、植物吸收法等。其中，活性炭吸附法当吸附饱和后又会重新释放出有害成分，具有潜在的危害性；光催化氧化法需要采用紫外线进行照射，而太阳光中的紫外线仅占10％，并且室内大部分区域无法照射到，因此并不适合家用；化学催化氧化法能够通过活性基团与捕获的甲醛进行反应，但是由于吸附性能较差，捕获甲醛的主动性较差，需要掺入到载体表面，分散到室内较多位置才能够进行有效处理；而微生物降解甲醛法和植物吸收法处理速度较慢，适合长期辅助去除甲醛。目前没有一种使用方便，且去除甲醛效率高，不会造成二次污染的甲醛清除方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种甲醛清除剂。本发明的甲醛清除剂能够高效吸附甲醛，且不会造成二次污染。
本发明的第一个目的是提供一种甲醛清除剂，按重量百分比计，包括如下组分：生物质活性炭40-60％、氨基酸10-20％、硅烷偶联剂1-5％、表面活性剂1-5％、有机溶剂20-30％、添加剂3-5％；
其中，所述的生物质活性炭通过将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，在400-600℃煅烧，60-80℃水洗后得到。
进一步地，所述的氨基酸通过硅烷偶联剂接枝在所述的生物质活性炭上。
进一步地，所述的氨基酸为精氨酸、赖氨酸或组氨酸。
进一步地，所述的硅烷偶联剂为二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、2-氨乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
进一步地，所述的有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙二醇中的一种或多种。
进一步地，所述的生物质原料为稻壳、小麦秸秆、甘蔗渣、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
进一步地，所述的添加剂为香精、消臭剂、防腐剂、抗菌剂中的一种或多种。
进一步地，所述的香精为芬多精。
本发明的第二个目的是提供所述的甲醛清除剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，混合液在400-600℃煅烧1-2h，60-80℃水洗干燥得到生物质活性炭；
S2、将硅烷偶联剂溶解到有机溶剂中得到硅烷偶联剂溶液，将生物质活性炭、氨基酸与硅烷偶联剂溶液进行搅拌混匀，再加入表面活性剂和添加剂混匀，烘干得到所述的甲醛清除剂。
进一步地，所述的磷酸溶液与生物质原料的质量比为4:1～6:1。
进一步地，所述的烘干是在60-80℃进行烘干。
在本发明中，采用磷酸在高温下制备生物质活性炭，保留生物质原料中的大部分炭和硅类物质，制备得到的活性炭的碳骨架中保留了硅分子，一方面提高了碳骨架的长效支撑能力，另一方面丰富的硅分子能够提高活性炭孔隙内部与氨基酸的键合能力，进而提高甲醛吸附的稳定性；
进一步本发明选用碱性氨基酸，氨基含量高，能够更加有效的对甲醛分子中的碳氧双键进行攻击，并发生亲核反应，常温下形成稳定的大分子化合物，进而对甲醛进行固定；
本发明的生物质活性炭的结构稳定，不会因为吸附了甲醛等污染物和水之后导致孔隙塌陷，进而影响吸附效率；且本发明的生物质活性炭具有微介孔结构，比表面积大，吸附效率高。
本发明的有益效果：
本发明的甲醛清除剂能够高效吸附固定甲醛，且不会造成二次污染。
附图说明
图1为稻壳活性炭吸附/解吸曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种甲醛清除剂的制备方法包括如下步骤：
S1、将稻壳粉碎至80目，与60％磷酸溶液按照浸渍比5:1(即磷酸溶液和生物质原料的质量比)混合，混合液在煅烧炉中在500℃煅烧1h，60℃水洗，烘干，得到稻壳活性炭；
S2、按重量百分比计，将3％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷溶解到25％乙醇溶剂中得到硅烷偶联剂溶液，将50％稻壳活性炭、15％精氨酸与硅烷偶联剂溶液进行搅拌混匀，再加入3％表面活性剂、2％芬多精、1％消臭剂和1％防腐剂混匀，70℃烘干，得到甲醛清除剂。
采用比表面积和孔径分析仪检测S1步骤制备的稻壳活性炭的比表面积和孔容，比表面积为1823m2/g，孔容为1.82mL/g，从吸附脱附曲线可看出活性炭的吸附能力在P/P0非常低时就开始急剧升高，说明此材料的微孔占比很大，而且曲线中出现滞后环，说明此材料存在介孔结构。
实施例2：
一种甲醛清除剂的制备方法包括如下步骤：
S1、将小麦秸秆粉碎至80目，与50％磷酸溶液按照浸渍比6:1(即磷酸溶液和生物质原料的质量比)混合，混合液在煅烧炉中在400℃煅烧2h，70℃水洗，烘干，得到小麦秸秆活性炭；
S2、按重量百分比计，将2％3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到20％丙二醇溶剂中得到硅烷偶联剂溶液，将60％小麦秸秆活性炭、10％赖氨酸与硅烷偶联剂溶液进行搅拌混匀，再加入3％表面活性剂和3％芬多精、1％消臭剂和1％防腐剂混匀混匀，80℃烘干得到甲醛清除剂。
实施例3：
一种甲醛清除剂的制备方法包括如下步骤：
S1、将小麦秸秆粉碎至80目，与80％磷酸溶液按照浸渍比4:1(即磷酸溶液和生物质原料的质量比)混合，混合液在煅烧炉中在600℃煅烧1h，80℃水洗，烘干，得到小麦秸秆活性炭；
S2、按重量百分比计，将5％3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到30％丙二醇溶剂中得到硅烷偶联剂溶液，将40％小麦秸秆活性炭、20％赖氨酸与硅烷偶联剂溶液进行搅拌混匀，再加入1％表面活性剂和2％芬多精、1％消臭剂和1％防腐剂混匀混匀，80℃烘干得到甲醛清除剂。
对比例1：
S1、将稻壳粉碎至80目，将稻壳粉末浸入含有40％ZnCl2的ZnCl2溶液中18小时，然后将该浆料在煅烧炉中在500℃煅烧1h，产物依次用0.5mol HCl，60℃水洗以除去残余的ZnCl2和矿物质，烘干，得到稻壳活性炭；
S2、按重量百分比计，将3％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷溶解到25％乙醇溶剂中得到硅烷偶联剂溶液，将50％稻壳活性炭、15％精氨酸与硅烷偶联剂溶液进行搅拌混匀，再加入3％表面活性剂、2％芬多精、1％消臭剂和1％防腐剂混匀，70℃烘干，得到甲醛清除剂。
去除甲醛效果测试：
采用玻璃罩设置5个相同体积的空间(0.5m3)，分别滴入浓度为35％甲醛溶液，用甲醛测试仪测定五个密闭空间甲醛含量，分别取15g实施例1-3和对比例1中制备的甲醛清除剂放入烧杯，置于其中四个密闭空间中，还有一个空间作为空白试验，在6h、12h、18h、24h、72h分别测试甲醛浓度，结果如表1所示：
表1
根据表1的结果可知，本发明的甲醛清除剂与对比例的甲醛清除剂相比，初始吸附速率相近，但是在一段时间后本发明的甲醛清除剂吸附速率较对比例有加大幅度的提升，24h左右，本发明的甲醛清除剂几乎能够将甲醛全部吸附固定，且不会重新释放，而对比例中的甲醛清除剂在吸附处理后期，吸附速率减慢，且与空白试验相比，甲醛有二次释放的可能性。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种甲醛清除剂，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：生物质活性炭40-60％、氨基酸10-20％、硅烷偶联剂1-5％、表面活性剂1-5％、有机溶剂20-30％、添加剂3-5％；
其中，所述的生物质活性炭通过将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，在400-600℃煅烧得到。
2.根据权利要求1所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述的氨基酸通过硅烷偶联剂接枝在所述的生物质活性炭上。
3.根据权利要求1所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述的氨基酸为精氨酸、赖氨酸或组氨酸。
4.根据权利要求1所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述的有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述的生物质原料为稻壳、小麦秸秆、甘蔗渣、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述的添加剂为香精、消臭剂、防腐剂、抗菌剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的甲醛清除剂，其特征在于，所述的香精为芬多精。
8.一种权利要求1-7任一项所述的甲醛清除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，混合液在400-600℃煅烧1-2h，清洗干燥得到生物质活性炭；
S2、将硅烷偶联剂溶解到有机溶剂中得到硅烷偶联剂溶液，将生物质活性炭、氨基酸与硅烷偶联剂溶液进行搅拌混匀，再加入表面活性剂和添加剂混匀，烘干得到所述的甲醛清除剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的磷酸溶液与生物质原料的质量比为4:1～6:1。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的烘干是在60-80℃进行烘干。
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