CN102527321A

CN102527321A - 一种空气净化材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102527321A
Application number: CN2012100220905A
Authority: CN
Inventors: 胡小安; 张天燕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种具有高比表面积的LDHS型空气净化材料的制备方法，该材料以廉价的FeSO₄.7H₂O、ZnSO₄、Al(NO₃)₃.9H₂O、KMnO₄采用共沉淀-煅烧法制得，通过控制反应物的摩尔比，可以得到不同比表面积和吸附容量的产物。本发明的LDHS型空气净化材料用于净化空气，可用于空调器、暖风机设备中以净化室内空气，或用于汽车上以净化汽车尾气。

Description

一种空气净化材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保新材料技术领域，一种空气净化材料及其制备方法，尤其涉及一种具有吸附和分解有害气体的无机空气净化材料及其制备方法。

背景技术

大气污染一直是各国政府需要解决的难题，空气中超标的二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物（NOx）是影响人类健康的有害气体；能源、化工、冶金、交通等行业燃用化石燃料（煤、石油、天然气等）所释放的烟气中含有大量的SO2和NOx ，对大气造成严重污染。

随着现代化工业的发展，人类赖以生存的空气质量呈日益下降的趋势。造成空气质量下降的原因主要有人类生产和生活中排放出的大量有害气体，如COx 、NOx 、SOx 、H₂S 、HCI 、以及少量的有机物质等，以及人类活动产生的各种粉尘，还有气候恶化造成的沙尘等固体悬浮颗粒对环境空气的污染，以及来自各类装饰材料和日用化学品的可挥发性环境污染物越来越多地进入住宅和公共建筑物，导致人居环境污染急剧增加。

调查显示，我国80 ％的新装居室和90 ％的新装办公场所存在有害污染物超标现象。由于大多数人一生中80 ％以上时间在室内渡过，所以室内环境污染对人们健康和人口质量所造成的危害是不言而喻的。世界卫生组织的一项统计显示，室内环境污染造成的疾病负担超过室外同级别污染造成负担的5 倍。 20 世纪90 年代以来，我国每年由室内环境污染引起的超额死亡数达11.1万人，超额门诊数达22 万人次，超额急诊数达430 万人次，因此而造成的经济损失高达106 亿美元。

为适应人们对空气质量的要求，出现了各种类型的空气净化器，目前国内外公知的空气净化主要是利用吸附法和静电法对污染物进行去除，已有的空气净化器大部分采用过滤材料除去空气中的悬浮颗粒，采用活性炭等多孔材料来吸附空气中的有害气体，并带有负离子发生器产生一定量的负离子。但是，吸附材料活性炭的吸附容量都有限，在吸附达到饱和以后，就会出现污染物穿透现象。而且对室内主要污染物氨、一氧化碳、一氧化氮、甲醛的清除效果不是很理想。这时，吸附材料不仅丧失了对污染物的吸附能力，被其所吸附的污染物反而会造成二次污染，成为新的污染源；当所吸附的污染物为挥发性有机物时，其二次污染更是引起广泛关注。目前国内外已开始研究利用纳米光触媒技术净化室内空气。将纳米光触媒和吸附剂结合，利用吸附剂的吸附性能以及纳米光催化剂在常温下即能将有害气体分解为无害气体的特性净化室内空气。如：用活性炭或活性炭纤维作光催化剂的载体制备净化材料等。但由于这类光催化作用仅在紫外光的照射下才能发挥作用，因此采用这种方式制成的材料目前实用性不强，室内环境很难满足紫外光照条使用，且成本较高。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种空气净化材料，该材料空气净化能力强、作用稳定、可重复持续进行、也无需光催化，使用方便、应用范围广。为了克服现有的净化材料仅能起到吸附污染物的作用，而不能完全将污染物去除，本发明提供一种新型净化材料，该材料不仅能利用吸附剂的吸附能力将污染物富集到材料表面，还通过催化氧化、吸附等组合方法，有效清除空气中的一氧化碳、甲醛、氮氧化合物、硫化物、氨、VOC 等有害物质，具有吸附量大、不受温度湿度影响、对有害气体清除效率高的优点，从而避免了二次污染。

本发明的目的之二在于提供一种用于制备上述空气净化材料的方法，提供一种全新的LDHS型净化材料制备方法，该制备方法工艺简单、成本低，采用此方法制备的净化材料吸附容量大、耐磨损，能再生循环使用，无二次污染。

本发明的目的之三是提供层状LDHS型净化材料的用途。

本发明以廉价的FeSO₄.7H₂O、ZnSO₄、Al(NO₃)₃.9H₂O、KMnO₄采用共沉淀-煅烧法制备了具有高比表面积的LDHS型空气净化材料，通过控制反应物的摩尔比，可以得到不同比表面积和吸附容量的产物。

本发明的LDHS型空气净化材料的制备方法，其特征在于：

在室温下将含有二价金属阳离子铁、锌和多价金属离子铝及锰的混合溶液用氢氧化钠溶液采用并流方法共沉淀形成类水滑石材料，其中，二价金属离子M²⁺：三价金属离子M³⁺摩尔比为1～3，二价金属离子M²⁺：MO^- ₄ 摩尔比为1～5；在搅拌条件下，4种溶液以流量25Ml/min 的流速并流中和，同时以氢氧化钠并流反应，滴完后继续搅拌0.5小时，温度控制为40 ～80 ℃ ，沉淀PH 值控制为7.5 ～10 ，再保温1～2小时，洗涤过滤，在200℃下烘干2h，400℃下焙烧2h。即制得所需材料。

本发明的LDHS型空气净化材料用于净化空气，可用于空调器、暖风机设备中以净化室内空气，或用于汽车上以净化汽车尾气。如起居室、办公室、证券营业部、银行、候车室、宾馆、医院、生产车间、实验室、计算机房等等。将其用于空调器、暖风机等多种设备中，可将空气中的有机污染物、烟雾、异味气体及有害无机气体氧化分解，达到净化空气的目的。本发明的具有空气净化材料具有如下优点和效果：

（1）比表面积大，强度高，耐磨损，比表面为60～300m²/g，强度为50～150N／m²；

（2）吸附容量大，对有害气体的净化效果好，室温下对烟气中氮氧化物的吸附容量为500～1400 mg /g，对烟气中的二氧化硫的吸附容量为 700～1500mg / g。

附图说明：

图1 是本发明中实施例1空气净化材料的XRD图谱

图2 是本发明中实施例1空气净化材料扫描电镜下的SEM图。

具体实施方式

下面列举实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

称取工业硝酸铝375克、硫酸锌287克、高锰酸钾158克、硫酸亚铁278克固体各配制其1mol/L的溶液，其中为了防止水解加入适量稀硫酸（水：稀硫酸=4：96）。按5：10：2.5：4的比例取上述四种溶液的混合液放入酸式滴定管中，在1000毫升的烧杯中倒入150ml蒸馏水。在搅拌条件下，4种溶液以流量25Ml/min 的流速并流中和，同时以0.1M氢氧化钠并流反应，控制沉淀PH 值为8，滴完后继续搅拌0.5小时，温度控制为50℃ ，保温2小时，洗涤过滤，得褐色产物，在200℃下烘干2h，400℃下焙烧2h。制得所需材料；经测定其比表面面积为120m2/g，强度为110N／m2；对烟气中氮氧化物和二氧化硫的吸附容量分别为900 mg /g和 1200mg / g；在吸附60分钟时对100倍于三级空气时氨气及甲醛的净化率为100%。

实施例2

称取工业硝酸铝375克、硫酸锌148克、高锰酸钾89克、硫酸亚铁278克固体各配制其1mol/L的溶液，其中为了防止水解加入适量稀硫酸（水：稀硫酸=4：96）。按1：4：2.5：3的比例取上述四种溶液的混合液放入酸式滴定管中，在1000毫升的烧杯中倒入250ml蒸馏水。在搅拌条件下，4种溶液以流量50Ml/min 的流速并流中和，同时以0.1M氢氧化钠并流反应，控制沉淀PH 值为9，滴完后继续搅拌0.5小时，温度控制为70℃ ，保温1小时，洗涤过滤，得褐色产物，在200℃下烘干2h，400℃下焙烧2h。制得所需材料；经测定其比表面面积为150m2/g，强度为90N／m2；对烟气中氮氧化物和二氧化硫的吸附容量分别为1200 mg /g和 1400mg / g；在吸附60分钟时对100倍于三级空气时氨气及甲醛的净化率为100%。实施例3

称取工业硝酸铝187克、硫酸锌148克、高锰酸钾100克、硫酸亚铁139克固体各配制其1mol/L的溶液，其中为了防止水解加入适量稀硫酸（水：稀硫酸=4：96）。按1：2：2.5：1的比例取上述四种溶液的混合液放入酸式滴定管中，在五百毫升的烧杯中倒入150ml蒸馏水。在搅拌条件下，4种溶液以流量75Ml/min 的流速并流中和，同时以0.1M氢氧化钠并流反应，控制沉淀PH 值为8.5，滴完后继续搅拌0.5小时，温度控制为60℃ ，保温1.5小时，洗涤过滤，得褐色产物，在200℃下烘干2h，400℃下焙烧2h。制得所需材料；经测定其比表面面积为100m2/g，强度为100N／m2；对烟气中氮氧化物和二氧化硫的吸附容量分别为1050 mg /g和 1300mg / g；在吸附60分钟时对100倍于三级空气时氨气及甲醛的净化率为100%。

Claims

1.一种LDHS型空气净化材料，其特征在于由廉价的FeSO₄.7H₂O、ZnSO₄、Al(NO₃)₃.9H₂O、KMnO₄采用共沉淀-煅烧法制得。

2.根据权利要求1 所述的空气净化材料，其特征在于通过控制反应物的摩尔比，可以得到不同比表面积和吸附容量的产物。

3.根据权利要求2 所说的空气净化材料其特征在于该方法按照以下步骤进行：在室温下将含有二价金属阳离子铁、锌和多价金属离子铝及锰的混合溶液用氢氧化钠溶液采用并流方法共沉淀形成类水滑石材料，其中，二价金属离子M²⁺：三价金属离子M³⁺摩尔比为1～3，二价金属离子M²⁺：MO^- ₄ 摩尔比为1～5；在搅拌条件下，4种溶液以流量0～250Ml/min 的流速并流中和，同时以氢氧化钠并流反应，滴完后继续搅拌0.5小时，温度控制为40 ～80 ℃ ，沉淀PH 值控制为7.5 ～10 ，再保温1～2小时，洗涤过滤，在200℃下烘干2h，400℃下焙烧2h。

4.根据权利要求3制取的LDHS型空气净化材料用于空气净化器、空调器、暖风机设备中以净化室内空气，或用于汽车上以净化汽车尾气、或用于其他特殊目的以净化其他有毒气体。