CN103977761A - 一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法 - Google Patents

一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法。该方法是将蒸馏水、稀硝酸、蒸馏水依次清洗粒状活性炭、海泡石、分子筛、活性氧化铝等多孔材料，置于特定的改性溶液中，在一定温度下超声振荡一定时间，干燥、冷却即可。本发明具有设备投资少、操作简单、成本低等特点，所制得的改性多孔材料具有吸附性能好、去除率高、使用寿命长的特点，其中，甲醛去除率为92.5%，比未改性的增加43.6%、饱和吸附量为未改的2倍，可广泛应用于毒气和有害气体防护、室内空气多孔等领域，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法
技术领域
本发明涉及环保，具体是一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法。
背景技术
近年来，室内空气质量已成为危害人类健康安全的突出问题，受到人们的普遍重视，室内空气污染控制技术已成为世界范围内高度关注的热点，促进了多孔材料在室内空气污染控制中得到广泛应用。
活性炭、海泡石、分子筛、活性氧化铝等多孔材料具有丰富的微孔、较高的比表面积，能有效地吸附各种无机物和有机化合物，但由于其表面官能团的数量和种类较少或活性低、稳定性差等原因，对空气污染物的吸附有限，且容易解吸。通常进行改性处理以改善其吸附性能，目前主要有化学浸渍、负载光催化剂等改性方法，但各有缺陷，如：负载光催化剂方法存在反应条件苛刻、需紫外或可见光、且容易失活等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法，该方法设备投资少，操作简单，成本低；所制得的改性多孔材料具有吸附性能好、去除率高、使用寿命长的特点。
实现本发明目的的技术方案是：
一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法，包括如下步骤：
（1）将一定粒度的多孔基体材料用蒸馏水洗涤1~5次，之后用稀硝酸清洗，再用蒸馏水清洗，在干燥箱中于50~190℃烘干，置于干燥器中备用；
（2）在改性容器中加入一定体积的蒸馏水和改性剂，用超声波使其溶解后，配制成浓度为0.01~5mol/L的改性溶液，改性剂的质量分数为0.05~9wt%，然后在改性溶液中加入少量稳定剂并充分混合，稳定剂的添加量为0.01~8 wt %；
（3）将步骤（1）得到的多孔材料加入到步骤（2）含有改性溶液的改性容器中，调节pH值为4~9之间；
（4）将步骤（3）中的改性容器放入水浴加热装置中，并置于超声波振荡装置中，在30~100℃温度条件下超声振荡一定时间；
（5）将步骤（4）所得的材料取出，滤去改性液，置于加热箱中保温，冷却，即可得到改性多孔材料。
步骤（1）所述的多孔基体材料为粒状活性炭、海泡石、分子筛、活性氧化铝的一种或一种以上的混合物。
步骤（2）所述的改性剂为胺基苯、二氯异氰脲酸钠、碳酰胺、过硫酸钠、高锰酸钾、六次甲基四胺、硫酸铵、聚丙烯酰胺的一种或多种的混合物，按等摩尔比混合而成。
步骤（2）所述的稳定剂为乙二胺四乙酸或硅溶胶。
步骤（4）所述的超声波振荡装置的振荡频率为20KHz~60KHz，振荡时间为0.1~30h；
步骤（5）所述加热箱内的温度为50~300℃，保温0.1~18h。
本发明的积极效果是：该方法将超声波与化学浸渍有机结合，通过在活性炭、海泡石、分子筛、活性氧化铝等多孔材料上负载改性剂，可使空气污染物的吸附、降解同步进行，显著延长多孔材料的使用寿命，具有非常广阔的工业化应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
实施例1
采用蒸馏水清洗粒径为2mm的柱状活性炭2次，之后用稀硝酸清洗，再用蒸馏水反复清洗后置于95℃下干燥，冷却后备用；取一定量的改性剂于烧杯中采用超声波方法使其溶解，配制成浓度为0.20mol/L的溶液，其中，改性剂为等摩尔比的六次甲基四胺、高锰酸钾、碳酰胺，质量分数为1.6 wt %；然后加入0.05 wt %稳定剂乙二胺四乙酸，再将准备好的柱状活性炭加入其中，调节pH值为6；将上述装置放入超声波振荡器中，在90℃温度条件下超声振荡0.9h；取出柱状活性炭，滤去改性液，晾干，置于烘箱中于85℃保温6h，自然冷却至室温。
经3次平行试验，改性柱状活性炭的甲醛去除率为93.8 %，比未改性的增加了45.1%；饱和吸附量为14.4ug/g，为未改性活性炭饱和吸附量的2倍。
实施例2
采用蒸馏水清洗平均粒径为1.8mm的海泡石3次，之后用稀硝酸清洗，再用蒸馏水反复清洗后置于95℃下干燥，冷却后备用；取一定量的改性剂于烧杯中采用超声波方法使其溶解，配制成浓度为0.25mol/L的溶液，其中，改性剂为等摩尔比的二氯异氰脲酸钠、六次甲基四胺、高锰酸钾，质量分数为2.0 wt %；然后加入0.03 wt %稳定剂乙二胺四乙酸，再将准备好的海泡石加入其中，调节pH值为6；将上述装置放入超声波振荡器中，在90℃温度条件下超声振荡0.8h；取出海泡石，滤去改性液，晾干，置于烘箱中于90℃保温5h，自然冷却至室温。
经3次平行试验，改性海泡石的甲醛去除率为92.5 %，比未改性的增加了43.6%；饱和吸附量为12.4ug/g，为未改性海泡石饱和吸附量的1.6倍。
实施例3
采用蒸馏水清洗粒径为1.5mm的活性氧化铝2次，之后用稀硝酸清洗，再用蒸馏水反复清洗后置于95℃下干燥，冷却后备用；取一定量的改性剂于烧杯中采用超声波方法使其溶解，配制成浓度为0.18mol/L的溶液，其中，改性剂为等摩尔比的胺基苯、六次甲基四胺、硫酸铵，质量分数为1.8 wt %；然后加入0.06 wt %稳定剂乙二胺四乙酸，再将准备好的活性氧化铝加入其中，调节pH值为6；将上述装置放入超声波振荡器中，在90℃温度条件下超声振荡0.7h；取出活性氧化铝，滤去改性液，晾干，置于烘箱中于90℃保温5.5h，自然冷却至室温。
经3次平行试验，改性活性氧化铝的甲醛去除率为93.1 %，比未改性的增加了44.2%；饱和吸附量为13.2ug/g，为未改性活性氧化铝饱和吸附量的1.8倍。

Claims (7)

1.一种高效去除空气污染物的多孔材料的改性方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）将一定粒度的多孔基体材料用蒸馏水洗涤1~5次，之后用稀硝酸清洗，再用蒸馏水清洗，在干燥箱中于50~190℃烘干，置于干燥器中备用；
（2）在改性容器中加入一定体积的蒸馏水和改性剂，用超声波使其溶解后，配制成浓度为0.01~5mol/L的改性溶液，然后在改性溶液中加入少量稳定剂并充分混合；
（3）将步骤（1）得到的多孔材料加入到步骤（2）含有改性溶液的改性容器中，调节pH值为4~9之间；
（4）将步骤（3）中的改性容器放入水浴加热装置中，并置于超声波振荡装置中，在30~100℃温度条件下超声振荡一定时间；
（5）将步骤（4）所得的材料取出，滤去改性液，置于加热箱中保温，冷却，即可得到改性多孔材料。
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征是：步骤（1）所述的多孔基体材料为粒状活性炭、海泡石、分子筛、活性氧化铝的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的改性方法，其特征是：步骤（2）所述的改性剂为胺基苯、二氯异氰脲酸钠、碳酰胺、过硫酸钠、高锰酸钾、六次甲基四胺、硫酸铵、聚丙烯酰胺的一种或多种的混合物，按等摩尔比混合而成，改性剂的质量分数为0.05~9wt%。
4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征是：步骤（2）所述的稳定剂为乙二胺四乙酸或硅溶胶，稳定剂的添加量为0.01~8 wt %。
5.根据权利要求1所述的改性方法，其特征是：步骤（4）所述的超声波振荡装置的振荡频率为20KHz~60KHz，振荡时间为0.1~30h。
6.根据权利要求1所述的改性方法，其特征是：步骤（5）所述加热箱内的温度为50~300℃，保温0.1~18h。
7.用权利要求1-6之一所述的改性方法制备的能高效去除空气污染物的改性多孔材料。
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