CN104741075B - 一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，将多孔材料经过多步骤的化学改性处理，首先将待改性多孔吸附材料置于反应容器中，通入一定温度的纯乙醇蒸汽蒸熏；将经过初步处理的多孔材料洗涤后过滤烘干，加入装有硝酸铈和氯化铁混合溶液的反应容器中，恒温搅拌反应，反应一定时间后，过滤出多孔材料并用去离子水洗涤烘干，处理完成后的多孔材料真空封装备用。与现有技术相比，本发明多孔材料改性方法涉及的改性材料简单易得，改性方法简单，重复性强，改性后的多孔材料应用于去除空气中负离子，效果好且安全可靠。

Description

一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法
技术领域
本发明涉及一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，属于环境空气净化领域。
背景技术
随着信息产业、互联网和通信行业的发展，国内各行各业对电子信息系统的依赖度与日俱增，信息数据机房是信息系统的核心组成部分。数据机房空气中的静电对计算机设备的危害是计算机故障中最难消除的危害之一。由于机房内布置了大量电子信息设备，当这些设备处于工作状态时，它们都会产生一定的静电和磁场，导致空气中存在一定浓度的负离子，而这些负离子对计算机硬件和系统软件都可能造成较大危害，如磁盘读写失败，打印机打印混乱，通讯中断等现象。当气态离子附着在尘粒上形成重离子，加上风扇运转产生的吸力，会使空气中悬浮尘埃颗粒吸进机器内部，形成静电吸附，静电放电产生的电气噪声会对逻辑电路形成干扰，可能导致芯片内逻辑电路死锁，数据传输或运算出错，芯片提前老化或失效，甚至主机板被烧坏等现象。这不仅增加了系统维护和维修的费用，也可能由于系统运行的不稳定性而导致不可挽回的后果。
当前，对于机房内静电控制主要通过以下方法来解决：优化布线、控制机房湿度和空气中尘粒浓度等。通过实时监控和精密仪器调控，使得机房内部温湿度控制在23℃±1℃，40％RH～55％RH，防止湿度过低产生静电。通风空调的空气过滤系统通常由人造纤维(玻璃纤维、化学纤维等)制成的中效、高效颗粒物过滤器的组合配置，控制空气含尘浓度在《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008)要求范围内，防止静电吸附。然而信息系统机房长期处于运行状态，系统内各种电子设备工作过程中会再次产生负离子，优化布线、控制机房湿度和空气中尘粒浓度等方法仅仅从预防角度并不能从根本上解决静电隐患。因此，研发高效、适用的去除空气中负离子的技术和装备，从而从源头上解决信息系统机房内的静电隐患，对填补行业技术空白具有重大的实际意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，该方法能有效吸附负离子，能够从源头上解决信息系统机房内的静电隐患。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，是将多孔材料经过多步骤的化学改性处理，具体步骤如下：
(1)取多孔材料置于第一反应容器中，向第一反应容器中通入纯乙醇蒸汽，进行反应；
(2)取经过步骤(1)初步处理的多孔材料，用去离子水洗涤后，在真空或氮气条件下，烘干；
(3)将烘干后的多孔材料置于第二反应容器中，并加入稀硝酸、硝酸铈和氯化铁组成的混合盐溶液，采用水浴方式在恒温条件下搅拌反应；
(4)通过真空过滤分离出经过步骤(3)处理的多孔材料，用去离子水反复洗涤后，在真空或氮气条件下，烘干。
优选地，步骤(1)中，通入的乙醇蒸汽的温度为80～100℃，多孔材料与乙醇蒸汽的反应时间为0.5～1.5h。
优选地，步骤(2)所述的烘干的温度小于100℃。
优选地，步骤(3)所述的多孔材料和混合盐溶液的质量比为1:2～1:8，所述的混合盐溶液中，硝酸铈浓度为0.1～0.5mol/L，所述的氯化铁和硝酸铈的摩尔浓度比为8:1～1:1；反应时，系统内维持pH在4.5～5.5，反应温度为30～50℃，反应时间为5～8h，反应过程充分搅拌。
优选地，步骤(4)所述的烘干的温度小于100℃。
优选地，所述的多孔材料，之间的孔径占80％以上，比表面积≥400m2/g，内表面羟基含量＞0.01mequiv/g。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)突破原有通过通风方式去除空气中负离子的传统思维，在基础材料方面实现原始创新性发明。将本发明经过改性处理的多孔材料安装在密闭或半密闭空间内，可在避免由于通风引入室外其他污染物的同时，有效地去除电子机房内不可避免产生电离子。
(2)本发明所涉及的多孔材料的改性方法创新在于采用的改性材料是满足特定要求的多孔材料，改性药剂是乙醇、硝酸铈和氯化铁溶液。多孔材料表面基团丰富，具有强大的改性可能性，通过溶液浸渍法改性多孔材料，将铁和铈离子嫁接到多孔材料内表面，从而使得改性后的多孔材料能有效吸附空气中负离子。
(3)本发明的能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，其创新和优势在于所涉及的材料简单易得，改性方法简单，步骤少，可操作性强。
(4)本发明的方法得到的改性后的多孔材料应用于负离子吸附时，吸附效果好且安全可靠，无二次污染。
附图说明
图1为本发明的多孔材料的改性流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
取100gMCM-41介孔分子筛作为待改性多孔材料，经过实际检测，该材料孔径分布为平均孔径为内比表面积为1140m2/g，内表面羟基含量为0.33mequiv/g。
采用图1所示的改性流程，进行100gMCM-41介孔分子筛的改性。
将100gMCM-41加入圆底烧瓶中，对内通入80～100℃的乙醇蒸汽，反应时间为0.5～1h。反应完成后将MCM-41取出，通过去离子水洗涤后真空过滤，在真空或氮气条件下，于80℃烘干。将经过初步处理的MCM-41置于烧瓶内，并加入配置好的氯化铁和硝酸铈的混合水溶液500ml，其中，硝酸铈浓度为0.1mol/L，氯化铁和硝酸铈的浓度比为5:1，反应系统内维持pH在4.5～5.5，采用水浴方式，在恒温条件下磁力搅拌反应，反应温度为40℃，反应时间6h；反应完成后，通过真空过滤分离出经过处理的MCM-41，用去离子水洗涤后真空过滤，在真空或氮气条件下，于80℃烘干。改性完成后得到MCM-41-1封装备用。
取制得的MCM-41-1加入吸附柱内，吸附柱的尺寸为φ35mm×150mm。采用离子发生器作为负离子发生源，混合空气后通入吸附柱，进行吸附实验，以测试其净化效果。测试气流量为110mL/min，离子浓度为1121个/cm3，实验温度为20～25℃。通过测定通过吸附柱前后的负离子浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
实施例2
取100g MCM-41介孔分子筛作为待改性多孔材料，经过实际检测，该材料孔径分布为平均孔径为内比表面积为1140m2/g，内表面羟基含量为0.33mequiv/g。
将100g MCM-41加入圆底烧瓶中，对内通入80～100℃的乙醇蒸汽，反应时间为0.5～1h。反应完成后将MCM-41取出，通过去离子水洗涤后真空过滤，在真空或氮气条件下，于80℃烘干。将经过初步处理的MCM-41置于烧瓶内，并加入配置好的氯化铁和硝酸铈的混合水溶液500ml，其中，硝酸铈浓度为0.3mol/L，氯化铁和硝酸铈的浓度比为5:1，反应系统内维持pH在4.5～5.5，采用水浴方式在恒温条件下磁力搅拌反应，反应温度为40℃，反应时间6h；反应完成后，通过真空过滤分离出经过处理的MCM-41，用去离子水洗涤后真空过滤，在真空或氮气条件下，于80℃烘干。改性完成后得到MCM-41-2封装备用。
取制得的MCM-41-2加入吸附柱内，吸附柱的尺寸为φ35mm×150mm。采用离子发生器作为负离子发生源，混合空气后通入吸附柱，进行吸附实验，以测试其净化效果。测试气流量为110mL/min，离子浓度为1477个/cm3，实验温度为20～25℃。通过测定通过吸附柱前后的负离子浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
实施例3
取100g木质颗粒活性炭作为待改性多孔材料，含微孔24.2％，介孔76.0％，平均孔径为内比表面积为780m2/g，内表面羟基含量为0.27mequiv/g。
将100g活性炭加入圆底烧瓶中，对内通入80～100℃的乙醇蒸汽，反应时间为0.5～1h。反应完成后将活性炭取出，通过去离子水洗涤后真空过滤，在真空或氮气条件下，于80℃烘干。将经过初步处理的活性炭置于烧瓶内，并加入配置好的氯化铁和硝酸铈的混合水溶液500ml，其中，硝酸铈浓度为0.3mol/L，氯化铁和硝酸铈的浓度比为5:1，反应系统内维持pH在4.5～5.5，采用水浴方式在恒温条件下搅拌反应，反应温度为40℃，反应时间6h；反应完成后，通过真空过滤分离出经过处理的活性炭，用去离子水洗涤后真空过滤，在真空或氮气条件下，于80℃烘干。改性完成后得到活性炭1封装备用。
取制得的活性炭1加入吸附柱内，吸附柱的尺寸为φ35mm×150mm。采用离子发生器作为负离子发生源，混合空气后通入吸附柱，进行吸附实验，以测试其净化效果。测试气流量为110mL/min，离子浓度为1310个/cm3，实验温度为20～25℃。通过测定通过吸附柱前后的负离子浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
对比例
直接取未经过改性处理的MCM-41-0加入吸附柱内，吸附柱的尺寸为φ35mm×150mm。采用离子发生器作为负离子发生源，混合空气后通入吸附柱，进行吸附实验，以测试其净化效果。测试气流量为110mL/min，离子浓度为1156个/cm3，实验温度为20～25℃。通过测定通过吸附柱前后的负离子浓度，计算去除效率，具体实验数据见表1。
表1 不同多孔材料的净化吸附效果统计表
由表1可以看出，通过本发明的改性工艺进行改性后的多孔材料，对负离子的净化效率有显著提高。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，其特征在于，将多孔材料经过多步骤的化学改性处理，具体步骤如下：
(1)取多孔材料置于第一反应容器中，向第一反应容器中通入纯乙醇蒸汽，进行反应；
(2)取经过步骤(1)初步处理的多孔材料，用去离子水洗涤后，在真空或氮气条件下，烘干；
(3)将烘干后的多孔材料置于第二反应容器中，并加入稀硝酸、硝酸铈和氯化铁组成的混合盐溶液，采用水浴方式在恒温条件下搅拌反应；
(4)通过真空过滤分离出经过步骤(3)处理的多孔材料，用去离子水反复洗涤后，在真空或氮气条件下，烘干；
步骤(1)所述的多孔材料，之间的孔径占80％以上，比表面积≥400m2/g，内表面羟基含量＞0.01mequiv/g。
2.根据权利要求1所述的一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，其特征在于，步骤(1)中，通入的乙醇蒸汽的温度为80～100℃，多孔材料与乙醇蒸汽的反应时间为0.5～1.5h。
3.根据权利要求1所述的一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，其特征在于，步骤(2)所述的烘干的温度小于100℃。
4.根据权利要求1所述的一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的多孔材料和混合盐溶液的质量比为1:2～1:8，所述的混合盐溶液中，硝酸铈浓度为0.1～0.5mol/L，所述的氯化铁和硝酸铈的摩尔浓度比为8:1～1:1；反应时，系统内维持pH在4.5～5.5，反应温度为30～50℃，反应时间为5～8h，反应过程充分搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种能有效去除空气中负离子的多孔材料的改性方法，其特征在于，步骤(4)所述的烘干的温度小于100℃。
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