CN104084034A - 一种去除空气中甲醛的空气净化材料、其制备方法及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除空气中甲醛的空气净化材料、其制备方法及使用方法，属于空气净化领域。一种去除空气中甲醛的空气净化材料，它包括净化剂载体，所述的净化剂载体为树脂，所述的树脂上固定有高锰酸钾；所述的高锰酸钾与树脂的质量比例为1：(2-10)，浸渍树脂使用的高锰酸钾溶液浓度小于50g/l；所述的树脂为D213大孔树脂，骨架结构为交联丙烯酸，是带有季胺基-N(CH3)3的阴离子交换树脂。本发明使用D213大孔强碱性阴离子交换树脂固载高锰酸钾，具有固载量高、固载后不易脱落、流失的优点，制备的净化材料能够有效地清除甲醛。
Description
技术领域
本发明属于空气净化领域，更具体地说，涉及一种去除空气中甲醛的空气净化材料、其制备方法及使用方法。
背景技术
我国《室内空气质量标准》规定室内空气甲醛的最高浓度为0.10mg/m3(1h均值)，而过度装修和非环保板材的使用，新装修室内空气中甲醛污染状况不容乐观。云南环境监测中心站对48户的室内空气甲醛浓度进行了监测，其中91.7％甲醛浓度超标，最高超标8.25倍。黑龙江环境监测中心站对哈尔滨110个装修户的室内空气甲醛浓度进行了监测，其中87.3％甲醛浓度超标，最高超标12倍，其中超标3倍以上的占40.9％。安徽理工大学对淮南市的100个装修户的室内空气甲醛浓度进行了监测，其中82％甲醛浓度超标，最高超标13倍，其中超标5倍以上的占43％(昆明室内空气甲醛污染状况与防治措施,环境科学导刊,2007,26(3):52～53；室内甲醛和氨的污染状况的调查，黑龙江环境通报，2007，31(1):73～74；室内甲醛污染调查，实验室科学，2006，2:125～126)。由上可见，我国室内甲醛污染比较严重，急需治理。2001年以来我国发生的十大室内环境污染典型案件中，有八件是由甲醛超标引起的。
现有技术中除甲醛的方法主要有吸附法和化学分解法，其中所述的吸附法存在吸附与脱附的平衡问题，特别是在低浓度时难以发挥吸附效果；而化学去除法中应用最广泛、性价比最高的方法是高锰酸钾浸渍法。中国专利申请201110031086.0，一种氧化型空气净化材料及其制备方法，其公开了一种使用高锰酸钾溶液浸渍硅藻土、沸石分子筛、活性氧化铝、硅胶制备氧化型空气净化材料的方法，其制备的材料对空气中的甲醛有较好的去除效果。中国专利申请200610022516.1，一种浸渍活性炭及制备方法，公开了一种使用高锰酸钾溶液浸渍活性炭的方法，活性炭高锰酸钾浸渍后，对甲醛的去除效果也有稍微的提高。
上述专利公开的高锰酸钾浸渍法所使用的载体，包括硅藻土、沸石分子筛、活性氧化铝、硅胶、活性炭等材料，这些材料存在着一定的问题，比如采用浸渍法制备的高锰酸钾氧化铝球，在实际使用中，存在以下缺点：空气湿度大容易导致表面浸渍的高锰酸钾流失；高温干燥条件下，氧化铝表面浸渍的高锰酸钾容易脱落成粉，进而对人体呼吸道产生危害；浸渍的高锰酸钾裸露在表面，由于其氧化没有选择性，容易失活。以硅藻土作为载体，由于硅藻土粒径太小，又存在着使用不便的缺陷。
离子交换树脂作为一种高分子聚合材料，有着巨大的比表面积以及较强的机械强度和抗冲击能力，离子交换容量高，粒径均匀可控，非常适合用来吸附固载阴阳离子。目前已有研究报道涉及将高锰酸根离子固定到树脂上(可用于双氧水检测的高锰酸盐性树脂,化学试剂,1988,10(2):119～120；流通式化学发光传感器测定汽油中的铅,应用化学,2008,25(3))，这些报道分别利用固定高锰酸钾后的树脂检测双氧水的浓度和汽油中的铅。目前使用高锰酸钾固定的树脂去除空气中的甲醛的技术，未见报道。
发明内容
1、本发明需要解决的问题
针对现有技术中去除空气中甲醛存在的载体固载高锰酸钾容量小，高锰酸钾容易脱落、流失等问题，本发明提供了一种去除空气中甲醛的空气净化材料、其制备方法及使用方法。采用本发明的技术方案能够高效、持久地分解空气中甲醛。2、技术方案
本法的目的通过以下技术方案实现。
一种去除空气中甲醛的空气净化材料，它包括净化剂载体，所述的净化剂载体为树脂，所述的树脂上固定有高锰酸钾。
优选地，所述的高锰酸钾与树脂的质量比例为1：(2-10)，浸渍树脂使用的高锰酸钾溶液浓度小于50g/l。
优选地，所述的树脂为D213大孔树脂，骨架结构为交联丙烯酸，是带有季胺基-N(CH3)3的阴离子交换树脂。
所述的去除空气中甲醛的空气净化材料的制备方法，其步骤为：
(1)配置高锰酸钾溶液，称取载体树脂，按照高锰酸钾树脂质量比例1:(2-10)，浸渍树脂使用的高锰酸钾溶液浓度小于50g/l，将树脂与高锰酸钾溶液加入到带盖的样品瓶中；
(2)将样品瓶固定到转盘上，以60-100r/min速度，浸渍吸附24-48h；
(3)吸附结束后，弃去上清液，将所述树脂用双蒸水清洗，去掉表面吸附的高锰酸钾，树脂自然晾干备用。
一种所述的去除空气中甲醛的空气净化材料的使用方法，将所述空气净化材料直接放置在空气中或将该净化剂置于净化设备内，用于净化甲醛。
3、有益效果
相比于最接近的现有技术，本发明的有益之处在于：
(1)本发明使用D213大孔强碱性阴离子交换树脂固载高锰酸钾，通过溶液浸渍法将树脂浸渍于高锰酸钾溶液中，高锰酸跟通过离子交换的方法被吸附固载在树脂上，具有固载量高、固载后不易脱落、流失的优点，制备的净化材料能够有效地清除甲醛；
(2)本发明制备的高锰酸钾固载树脂，相比于高锰酸钾氧化铝球，固载的高锰酸钾在高湿或干燥的环境中不易脱落、流失；
(3)本发明选择的载体D213大孔树脂，有着巨大的比表面积、机械强度高、粒径均匀，对高锰酸根的固载量高；
(4)本发明得到的净化材料能够高效、持久地的清除甲醛，将甲醛转化为无害的CO2和H2O，无其他副产物，该空气净化材料的生产方法简单、成本低、可行度高。
附图说明
图1为D213树脂固载高锰酸钾的吸附动力学实验；
图2为固载高锰酸钾前、后的D213树脂的表面形貌图和扫描电镜图；
图3为固载高锰酸钾后的D213树脂去除空气中甲醛的净化效率图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和附图进一步介绍本发明的技术方案。
实施例1
结合图1，本实施例1使用D213树脂和高锰酸钾溶液制备甲醛净化剂，其步骤为：
(1)使用高锰酸钾和蒸馏水，配置500mg/L的高锰酸钾溶液，量筒量取40ml的高锰酸钾溶液，并称取200mg的D213树脂颗粒作为吸附载体，加入到50ml的螺纹口玻璃样品瓶中(高锰酸钾与树脂的质量比例为1：10)；
(2)将样品瓶固定到转盘上，以60r/min速度，浸渍吸附24小时；
(3)吸附结束后，离心，舍去上清液，使用蒸馏水双蒸水多次清洗树脂颗粒，去掉表面吸附的高锰酸钾，树脂颗粒自然晾干备用。
树脂固载高锰酸钾后，D213树脂由白色变成紫黑色，表明高锰酸钾已经成功固载到树脂颗粒上，扫描电镜下可见固载后的D213树脂表面有较多的裂缝，为固载上的高锰酸钾粉末，如图2中的B图。图2A为固载前，扫描电镜下的D213树脂。
甲醛净化剂净化效率测定采用室内模拟实验，房间容积为18m3，室内甲醛的初始浓度为0.4mg/m3，室内环境条件温度(19.5-20.5℃)和相对湿度(48-50％)。制备好的树脂颗粒制备成滤芯，滤芯的尺寸为长×宽×高为32.5cm×23cm×1.5cm，将滤芯放入风箱内，风速2.5m/s，使用甲醛测试仪测定0min、净化30min、45min、60min的室内甲醛浓度，结果见图3。由图3知，经过净化60min后，室内甲醛的去除效率达到99％，去除后的室内甲醛浓度远低于室内质量标准浓度值。
实施例2
本实施例2使用D213树脂和高锰酸钾溶液制备甲醛净化材料，其步骤为：
(1)使用高锰酸钾和蒸馏水，配置1g/L的高锰酸钾溶液，量筒量取40ml的高锰酸钾溶液，并称取120mg的D213树脂颗粒作为吸附载体，加入到50ml的螺纹口玻璃样品瓶中(高锰酸钾与树脂的质量比例为1:3)；
(2)将样品瓶固定到转盘上，以70r/min速度，浸渍吸附36小时；
(3)吸附结束后，离心，舍去上清液，使用蒸馏水双蒸水多次清洗树脂颗粒，去掉表面吸附的高锰酸钾，树脂颗粒自然晾干备用。
甲醛净化剂净化效率测定方法同实施例1。
实施例3
本实施例1使用D213树脂和高锰酸钾溶液制备甲醛净化材料，其步骤为：
(1)使用高锰酸钾和蒸馏水，配置250mg/L的高锰酸钾溶液，量筒量取40ml的高锰酸钾溶液，并称取20mg的D213树脂颗粒作为吸附载体，加入到50ml的螺纹口玻璃样品瓶中(高锰酸钾与树脂的质量比例为1：2)；
(2)将样品瓶固定到转盘上，以100r/min速度，浸渍吸附48小时；
(3)吸附结束后，离心，舍去上清液，使用蒸馏水双蒸水多次清洗树脂颗粒，去掉表面吸附的高锰酸钾，树脂颗粒自然晾干备用。
甲醛净化剂净化效率测定方法同实施例1。
Claims (5)
1.一种去除空气中甲醛的空气净化材料，其特征在于：它包括净化剂载体，所述的净化剂载体为树脂，所述的树脂上固定有高锰酸钾。
2.根据权利要求1所述的一种去除空气中甲醛的空气净化材料，其特征在于：所述的高锰酸钾与树脂的质量比例为1：(2-10)，浸渍树脂使用的高锰酸钾溶液浓度不得超过50g/l。
3.根据权利要求1或2所述的一种去除空气中甲醛的空气净化材料，其特征在于：所述的树脂为D213大孔树脂，骨架结构为交联丙烯酸，是带有季胺基-N(CH3)3的阴离子交换树脂。
4.根据权利要求1所述的去除空气中甲醛的空气净化材料的制备方法，其步骤为：
(1)配置高锰酸钾溶液，称取载体树脂，按照高锰酸钾树脂质量比例1：(2-10)，浸渍树脂使用的高锰酸钾溶液浓度小于50g/l，将树脂与高锰酸钾溶液加入到带盖的样品瓶中；
(2)将样品瓶固定到转盘上，以60-100r/min速度，浸渍吸附24-48h；
(3)吸附结束后，弃去上清液，将所述树脂用双蒸水清洗，去掉表面吸附的高锰酸钾，树脂自然晾干备用。
5.一种权利要求1所述的去除空气中甲醛的空气净化材料的使用方法，将所述空气净化材料直接放置在空气中或将该净化剂置于净化设备内，用于净化甲醛。
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