CN101224382A - 一种用于去除空气中甲醛的复合净化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于去除空气中甲醛的复合净化剂的制备方法，属于冶金化工制备技术领域。适用于净化现代家装中的甲醛等多种有害气体。本复合净化剂以含锌量为5～10％的废活性炭为原料，通过分解、掺杂、活化、改性处理，使废活性炭活化再生，同时改变废活性炭中锌的化合状态，使活性炭表面形成多种对有机挥发物有吸附和降解作用的官能团，能适应室内空气污染物存在的长期性、释放周期长等特点，对甲醛等有害气体去除率达到90％以上。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种用于去除空气中甲醛的复合净化剂的制备方法，属于冶金化工制备技术领域。
二、背景技术
在醋酸乙烯合成工业中，产生大量负载有醋酸锌活性炭的废触媒，而这些失活的活性炭以废渣被废弃。本发明涉及的复合净化剂就是采用这些废弃的含锌活性炭经过再处理后制成，其主要由活性炭和氧化锌微晶构成。
新居装修装饰和日常中忽视了高分子材料降解、油漆、涂料、建材等缓慢释放的甲醛等有害气体，根据专业检测机构统计的数据，对新装修的房屋甲醛超标率达到90％以上，长期处在这样的环境中，影响人们的健康，甚至会诱发各种恶性肿瘤。因此室内环境空气的质量越来越受到人们的关注，室内环境空气净化处理已受到环境工作者的重视。
活性炭吸附法和二氧化钛光催化法是室内空气净化中常采用的方法，但目前都是采用普通活性炭来吸附去除，或是单一的光催化剂来催化降解。室内甲醛等有害物具有以低浓度以及长期存在和缓释的的特征，采用普通活性炭作为吸附剂时，因其表面缺少对甲醛有吸附和降解作用的官能团，在室内空气净化中容易达到饱和，因此采用普通活性炭吸附室内低浓度的甲醛的效果差；采用单一的光催化剂，容易造成粉体的团聚，导致失去光催化的功效，达不到去除目的，加之在使用光催化剂时有一定的条件限制，需要在相应光波长范围内照射时，才能起到去除作用，从而降低了光催化剂在室内空气净化中的使用功效。
因此，只采用普通活性炭或单一光催化剂的方法都不能从根本上消除室内空气中甲醛等有害气体，存在着净化不彻底、成本较高、持续周期短、可循环性差等问题，限制了其推广和应用。
本发明的复合净化剂是一种用于室内空气中甲醛等有害气体吸附和催化的复合的气体净化剂，因在活性炭中负载纳米氧化锌，避免了粉体的团聚，同时保持了活性炭的孔结构，不仅超越了普通活性炭的功效，而且也具备了光催化的功效，克服了目前使用普通活性炭和单一使用光催化剂的不足，是一种使用方便、净化效果好，且无副作用的室内空气复合净化剂。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种用于去除空气中甲醛的复合净化剂的制备方法，以含锌量为5～10％的废活性炭为原料，通过分解、氧化、活化、重结晶处理，使废活性炭活化再生，同时改变废活性炭中锌的化合状态，使原来锌的化合物转变为氧化锌，本发明对空气中甲醛的降解率达到90％以上。
发明按以下技术方案实施：
1、原料制备：以含锌重量百分比为5～10％的废活性炭为原料，例如生产醋酸乙烯时废弃的载醋酸锌活性炭废触媒，将其破碎为粒度0.7～0.05mm。
2、焙烧分解：原料放入焙烧炉中，升温至80～250℃温度段时，控制升温速率为50～100℃/min，并在250℃时保温80～120min，在该过程中保持炉膛内为负压，其目的在于使吸附在活性炭内部的醋酸锌快速的分解，产生的醋酸迅速从活性炭的孔中解析出，打开活性炭的孔道，使活性炭产生部分孔隙；
3、掺杂活化：升温至250～400℃温度段时，控制升温速率为5～10℃/min，在该过程中通入氨气，气体流量为10～30ml/min，在400℃时保温180～240min，其目的在于使活性炭中醋酸锌分解产生的氧化锌重结晶，形成晶型为纤锌矿结构的Zn(1+X)O，通入氨气使活性炭表面含氮的官能团(胺基、亚胺基、芳香族胺、氰基、质子化的氨基化合物等结构的表面官能团)增加，有利于吸附弱极性的甲醛；
4、表面改性：在400～600℃温度段时，控制升升温速率为5～10℃/min，并在600℃时通入氨气，控制气体流量为20～40ml/min，通入氨气的时间为200～240min，其目的在于使活性炭中醋酸锌分解产生的氧化锌重结晶，形成晶型为纤锌矿结构的Zn(1+X)O，增加了活性炭的光催化功能，同时也对活性炭进行了氧化锌的掺杂，提高了活性炭的吸附性能，通入氨气使活性炭表面含氮的官能团(嘧啶、质子化的嘧啶等结构的表面官能团)增加，有利于吸附弱极性的甲醛，同时对活性炭再次活化，提高活性炭的孔隙率；
5、表面改性结束后，在氮气气分中以20～50℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。
通过上述工艺制作的复合气体净化剂，经过包装后即可直接在环境净化工程中使用，其特征如下：氧化锌含量(质量比)为15～30％，其为纳米颗粒(粒径主要分布在24nm)，氧化锌的晶型为纤锌矿结构的Zn(1+X)O，氧化锌颗粒分散在活性炭孔隙中；活性炭表面有胺基、亚胺基、芳香族胺、氰基、质子化的氨基化合物、嘧啶、质子化的嘧啶等结构的表面官能团；活性炭的比表面积为850～1000m2/g，碘吸附值为800～1000mg/g。
与公知技术相比具有的优点及积极效果：
(1)本发明是以生产醋酸乙烯时废弃的活性炭为原料，制成气体吸附剂(活性炭与氧化锌复合材料)时省去了活性炭负载化合物的复杂工艺，不仅节约了成本，简化了制作技术，而且是对资源的再次综合利用，同时促进生产醋酸乙烯工业的持续发展。
(2)本产品将活性炭的吸附性能和氧化锌催化性能结合在一起，通过改性和掺杂使活性炭表面形成有多种对甲醛有吸附和降解作用的含氮官能团(胺基、亚胺基、芳香族胺、氰基、质子化的氨基化合物、嘧啶、质子化的嘧啶等结构)，通过重结晶使氧化锌微晶分散在活性炭孔隙中，避免了微晶的团聚，提高了活性炭吸附和光催化的功效，对弱极性的甲醛等有害气体有很高的去除效率，同时对室内常见的细菌和病毒有很好的抑制和杀灭作用。
(3)本复合净化剂符合室内空气污染物存在长期性、释放周期长等特点，进行适时的吸附，为使用者提供一种使用方便、价格便宜、操作简单、净化效果好、不会带来二次污染的室内空气复合吸附剂。
四、具体实施方式
实施例1
将生产醋酸乙烯时载醋酸锌活性炭废触媒破碎为粒度0.7～0.05mm后入焙烧炉中，在80～250℃温度段时，升温速率为80℃/min，并在250℃时保温120min，在该过程中保持炉膛内为负压；在250～400℃温度段时，升温速率为5℃/min，在该过程中通入氨气，气体流量为15ml/min，在400℃时保温200min；在400～600℃温度段时，升温速率为10℃/min，并在600℃时通入氨气，保证气体流量为30ml/min，氨气通入的时间为240min：过程结束时，在氮气气氛中以20℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。
在某小区已装修5年的一套住房卧室内，使用面积为15m2，地面铺有化纤地毯，墙面为纤维板装饰，门窗紧闭12h后，通过有关部门检测，甲醛的浓度为0.84mg/m3，在该卧室内多处静置本复合气体净化剂800g，经过一周的使用后，在相同的条件下复检该卧室内的甲醛浓度为0.07mg/m3，去除率达到90％以上，已经到达室内空气质量的国标要求。
实施例2
复合气体净化剂制备：以含锌量为10％的废活性炭为原料放入焙烧炉中，在80～250℃温度段时，升温速率为80℃/min，并在250℃时保温120min，在该过程中保持炉膛内为负压；在250～400℃温度段时，升温速率为5℃/min，在该过程中通入氨气，气体流量为15ml/min，在400℃时保温200min；在400～600℃温度段时，升温速率为10℃/min，并在600℃时通入氨气，保证气体流量为30ml/min，氨气通入的时间为240min；过程结束时，在氮气气氛中以30℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到该复合净化剂。
新装修的某宾馆客房，客房内有各种家具、地毯和卧具，使用面积为50m2，通过有关部门检测，甲醛的浓度为0.34mg/m3，在该客房内多处静置本气体净化剂1000g，经过一周的使用后，在相同的条件下复检该客房的甲醛浓度为0.08mg/m3，去除率达到90％以上，已经到达国标要求。
Claims (2)
1.一种用于去除空气中甲醛的复合净化剂的制备方法，其特征在于：发明按以下步骤实施，
(1)、原料制备：以含锌重量百分比为5～10％的废活性炭为原料，将其破碎为粒度0.7～0.05mm；
(2)、焙烧分解：原料放入焙烧炉中，升温在80～250℃温度段时，控制升温速率为50～100℃/min，在250℃时保温80～120min，保持炉膛内为负压；
(3)、掺杂活化：升温至250～400℃温度段时，控制升温速率为5～10℃/min，在该过程中通入氨气，气体流量为10～30ml/min，在400℃时保温180～240min，
(4)、表面改性：在400～600℃温度段时，控制升升温速率为5～10℃/min，并在600℃时通入氨气，控制气体流量为20～40ml/min，通入氨气的时间为200～240min，
(5)、表面改性结束后，在氮气气氛中以20～50℃/min的冷却速度冷却到室温即可得到产品复合净化剂。
2.根据权利要求1所述的用于去除空气中甲醛的复合净化剂的制备方法，其特征在于：所述的原料为生产醋酸乙烯时载有醋酸锌的活性炭废触媒。
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