CN101468305B - 一种甲醛吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醛吸附剂及制备方法。本发明的甲醛吸附剂由基体材料、高分子有机胺聚合物以及多元醇聚合物组成,其中高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物两种组分占甲醛吸附剂的1%~50%,其余为基体材料。本发明的甲醛吸附剂的制备方法,包括制备甲醛反应剂、基体材料预处理和固化成型等步骤。本发明的甲醛吸附剂在吸附甲醛时,能够使甲醛气体快速富集在其表面,并发生化学反应,生成对人体无害的物质,从而达到持续和彻底清除甲醛的效果;本发明采用的原料均无毒、无害,且制备工艺过程简单、过程容易控制,制成的甲醛吸附剂安全、环保,无二次污染。

Description

一种甲醛吸附剂及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种甲醛的吸附剂及其制备方法,适用于室内甲醛有害气体的清除。 背景技术[0002] 随着人们生活水平的提高,家居装修越来越豪华。大量装修装饰材料的使用在给人们带来方便得同时,也造成室内空气质量的不断恶化,对人体的危害已成为关注的热点问题。甲醛是主要污染物之一,因污染范围广,持续时间长,危害性大被列为室内首要污染物。甲醛具有强烈的刺激性和致敏性,严重危害人体健康,对人体皮肤和粘膜有强烈刺激作用,能引起视力和视网膜选择性损坏,长期接触甲醛可出现记忆力衰退、嗜睡等神经衰弱症状,2004年的“致癌公报”上国际癌症研究中心(IARC)公布了甲醛引起人体数种癌症,并将甲醛列为致癌物,已经引起社会的极大关注。[0003] 长期以来应用最广泛,效果最稳定的室内污染物净化方法是活性炭物理吸附法, 被吸附物质首先接触活性炭外表面,然后再进入其大孔、中孔以及微孔中,吸附质分子与活性炭之间靠范德华力相互吸引,使吸附质吸附在活性炭孔隙之中,达到净化效果。但由于甲醛的分子量低、且极性较强,很难通过活性炭物理清除,净化效果较差。虽然目前市面上出现一些净化甲醛的改性活性炭,如硫代硫酸钠、高锰酸钾等改性的活性炭吸附剂,尽管比普通的活性炭吸附剂的性能能够提高1〜2倍,但仍然达不到预期的净化效果。发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种高效环保、实用性强、净化甲醛效果好的甲醛吸附剂,以克服现有技术的不足。本发明通过胺基和甲醛的反应达到吸附甲醛的目的,吸附剂包括基体材料、高分子有机胺聚合物以及多元醇聚合物,其特征在于高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物两种组分占甲醛吸附剂的〜50%,其余为基体材料,其中,在制备过程中,高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物按质量比1 : 0.03〜1 : 0.2混合。[0005] 所述的基体材料为颗粒型、纤维型或者粉末型材料。所述颗粒型材料为活性炭颗粒、硅胶、Al2O3或吸附树脂。[0006] 所述纤维型材料为合成纤维或活性炭纤维。[0007] 所述粉末型材料为活性炭粉、炭分子筛或树脂粉末。[0008] 所述的高分子有机胺聚合物为多乙烯多胺聚合物或聚烷撑酰亚胺,分子量为 300〜100000。多元醇聚合物为聚乙二醇或聚丙二醇,分子量为700〜1500。[0009] 制备本发明甲醛吸附剂的制备方法,包括以下步骤:[0010] a、制备甲醛反应剂:将高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物按质量1 : 0.03〜 1 : 0.2的比例混合,加入去离子水稀释,制成甲醛反应剂;[0011] b、基体材料预处理:基体材料为活性炭颗粒、炭分子筛、活性炭纤维、活性炭粉、硅胶或AL2O3时,恒温150°C〜200°C,3〜5小时进行预处理;基体材料为吸附树脂、树脂粉末或合成纤维时,采用通用的水解工艺对基体材料进行表面处理生成羧酸基;[0012] C、固化成型:将处理好的基体材料按固/液(W/V) 1 : 0. 01〜1 : 5. 0的比例加入上述甲醛反应剂中,在35°C〜85°C,恒温5〜20小时;然后在温度彡80°C,真空度0. 02〜 0. 05Mpa的条件下烘干形成甲醛吸附剂。
[0013] 上述制甲醛反应剂步骤中,高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物混合质量比为 1 : 0. 15 〜1 : 0. 2。
[0014] 上述固化成型步骤中,基体材料与甲醛反应剂的固液比(W/V)为1 : 0.2〜 1 : 1.5。
[0015] 本发明吸附剂表面具有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、提高净化效率。本发明的甲醛吸附剂与普通活性炭相比,对甲醛的吸附性能大幅度提高,在相同测试条件下,本发明与活性炭吸附剂的性能指标对比见下表:
[0016]
Figure CN101468305BD00041
[0017] 可以看出,在上表实验条件下本发明对甲醛的吸附容量比活性炭高出170多倍。
[0018] 取5g本发明的甲醛吸附剂放入一个30L密闭容器内,注入IOOppm的甲醛气体,打开搅拌风扇,间隔10分钟从容器内对气体进行抽样测试,在相同测试条件下与活性炭进行对比,见下表。本发明的甲醛吸附剂对甲醛的除去率效果远远高于普通活性炭。
Figure CN101468305BD00042
[0020] 本发明的甲醛吸附剂在吸附甲醛时,能够使甲醛气体快速富集在其表面,并发生化学反应,生成对人体无害的物质,从而达到持续和彻底清除甲醛的效果;本发明采用的原料均无毒、无害,且制备工艺过程简单、过程容易控制,制成的甲醛吸附剂安全、环保,无二次污染。
具体实施例
[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。但是下面的实施例不构成对本发明的限制。[0022] 实施例1[0023] 将Ilml分子量1800、浓度18 %的多乙烯多胺聚合物,与0. Iml聚乙二醇充分混合,再加入50ml去离子水稀释配制成甲醛反应剂,备用。取70g炭分子筛,恒温150°C烘3 个小时预处理,目的是保证甲醛反应剂在基体材料上的负载更加均勻。将预处理过的炭分子筛加入到甲醛反应剂中,恒温70°C、转速300rpm、搅拌浸渍5小时,此时甲醛反应剂靠自然扩散作用进入炭分子筛的内部孔隙、物理沉积在基体材料上。再以75°C真空烘干即制得以炭分子筛为基体的甲醛吸附剂,该吸附剂对甲醛吸附容量为0. 4mmol/g。[0024] 实施例2[0025] 将13ml分子量8000、浓度30 %的多乙烯多胺聚合物,与聚乙二醇0. 2ml充分混合,加入20ml去离子水稀释配制成甲醛反应剂。取20g煤质活性炭,恒温150°C烘4个小时预处理,加入甲醛反应剂中,恒温80°C、转速150rpm、搅拌浸渍5小时,再50°C真空烘干即制得以活性炭颗粒为基体的甲醛吸附剂,对甲醛的吸附容量为1. 5mmol/g。[0026] 实施例3[0027] 将20ml分子量50000、浓度20%的多乙烯多胺聚合物,与聚乙二醇0. 5ml充分混合,加IOml去离子水稀释,备用。取6g吸附树脂,去离子水清洗数次,离心甩干,加入到备用的甲醛反应剂中,恒温60°C、转速1 OOrpm、搅拌浸渍12小时,再45°C真空烘干即制得以吸附树脂为基体的甲醛吸附剂,对甲醛的吸附容量为3. 9mmol/g。[0028] 实施例4[0029] 将15ml分子量5000-6000、浓度30 %的聚烷撑酰亚胺,与聚乙二醇0. 5ml,去离子水30ml,混合制成甲醛反应剂。取30g硅胶粉末加入到甲醛反应剂中,恒温80°C、转速 200rpm、搅拌浸渍8小时,再65°C真空烘干即制得以硅胶粉末为基体的甲醛吸附剂,对甲醛的吸附容量为1. 2mmol/g[0030] 实施例5[0031] 将15ml分子量5000〜6000、浓度30%的聚烷撑酰亚胺,与聚乙二醇0. 5ml,去离子水30ml,混合制成甲醛反应剂。取聚丙烯腈纤维20g在碱性条件下水解,制得羧酸根含量为0. lmmol/g的水解纤维,再将水解纤维浸入甲醛反应剂中恒温80°C、转速200rpm、搅拌浸渍8小时,通过羧酸基与甲醛反应剂发生酸碱反应生成化学键,将甲醛反应剂固化在纤维基体表面。再65°C真空烘干即制得以合成纤维为基体的甲醛吸附剂,对甲醛的吸附容量为 1. 7mmol/g。纤维状甲醛吸附剂外比表面积大,传质距离短,具有与甲醛气体反应速度快的特点,并且应用形式灵活。

Claims (13)

1. 一种甲醛吸附剂,由基体材料、高分子有机胺聚合物以及多元醇聚合物组成,其中高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物两种组分占甲醛吸附剂的〜50%,其余为基体材料,其中,在制备过程中,高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物按质量比1 : 0.03〜 1 : 0.2混合。
2.根据权利要求1的甲醛吸附剂,其特征在于基体材料为颗粒型、纤维型或粉末型材料。
3.根据权利要求2所述的甲醛吸附剂,其特征在于颗粒型材料为活性炭颗粒、硅胶、 Al2O3或吸附树脂。
4.根据权利要求2所述的甲醛吸附剂,其特征在于纤维型材料为合成纤维或活性炭纤 >维。
5.根据权利要求2所述的甲醛吸附剂,其特征在于粉末型材料为活性炭粉、炭分子筛或树脂粉末。
6.根据权利要求1或2的甲醛吸附剂,其特征在于高分子有机胺聚合物为多乙烯多胺聚合物或聚烷撑酰亚胺。
7.根据权利要求6的甲醛吸附剂,其特征在于多乙烯多胺聚合物或聚烷撑酰亚胺的分子量为300〜100000。
8.根据权利要求1或2的甲醛吸附剂,其特征在于多元醇聚合物为聚乙二醇或聚丙二
9.根据权利要求8的甲醛吸附剂,其特征在于聚乙二醇或聚丙二醇的分子量为700〜 1500。
10. 一种权利要求1所述甲醛吸附剂的制备方法,包括以下步骤:a、制备甲醛反应剂:将高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物按质量1 : 0.03〜 1 : 0.2的比例混合,加入去离子水稀释,制成甲醛反应剂;b、基体材料预处理:基体材料为活性炭颗粒、炭分子筛、活性炭纤维、活性炭粉、硅胶或 Al2O3时,恒温150°C〜200°C,3〜5小时进行预处理;基体材料为吸附树脂,采用通用的水解工艺对基体材料进行表面处理生成羧酸基;c、固化成型:将处理好的基体材料按固/液(W/V) 1 : 0. 01〜1 : 5. 0的比例加入上述甲醛反应剂中,在35°C〜85°C,恒温5〜20小时;然后在温度彡80°C,真空度0. 02〜 0. 05Mpa的条件下烘干形成甲醛吸附剂。
11.根据权利要求10的甲醛吸附剂的制备方法,其特征在于高分子有机胺聚合物和多元醇聚合物混合质量比为1 : 0. 15〜1 : 0. 2。
12.根据权利要求10或11的甲醛吸附剂的制备方法,其特征在于基体材料与甲醛反应剂的固液比(W/V)为1 : 0. 2〜1 : 1. 5。
13.根据权利要求10的甲醛吸附剂的制备方法,其特征在于步骤b中,基体材料用合成纤维代替吸附树脂,并采用通用的水解工艺对基体材料进行表面处理生成羧酸基。
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