CN104772107B - 一种改性凹凸棒土材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性凹凸棒土材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)提纯：采用分散剂进行机械分散或采用酸改性的方式对凹凸棒土进行提纯；(2)活化；(3)改性：加入多聚磷酸钠和作为离子供体的铜盐反应得到改性凹凸棒土材料；(4)除去改性凹凸棒土材料中不稳定的铜离子及氯离子后将其制成滤饼；(5)烘干滤饼并粉碎；(6)造粒。本发明制备的除氨材料除氨时具有可视化的功能，能避免氨的二次污染；同时具有优良的吸附效果和抑菌防霉效果，并应用于空气净化中。
Description
技术领域
本发明属于日用化工技术领域，具体涉及一种空气净化用具有指示功能的除氨防霉的凹凸棒土材料及其制备方法和在空气净化中的应用。
背景技术
氨气是一种无色有辛辣刺激臭味的气体，是建筑物内常见的污染物之一。主要来自于混泥土建筑材料、家具、装修粘胶材料等，这些物质随环境温湿度的改变，氨气缓慢释放出来污染室内环境。氨对皮肤黏膜有刺激及腐蚀作用，高浓度可引起严重后果。国家标准室内空气质量标准GB/T18883-2002规定：居室空气中氨气的最高容许浓度为0.20毫克/立方米。
目前室内环境污染治理产品中作为除氨产品主要有以下两类：一类是吸附材料，如：活性炭、竹炭、硅藻土、海泡石、凹凸棒土棒土、沸石等吸附材料，通过物理吸附而达到除氨的目的。由于吸附机理是物理吸附，不能显示吸附状态，当吸附饱和后或环境温度等变化会出现脱附现象释放出氨气，导致二次污染。另一类是化学反应法通常采用酸性材料和氨发生中和反应，具有物理化学吸附相结合，效率高。但酸性物质本身有一定的腐蚀性，有一定的危险性，而且没有可视化功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种改性凹凸棒土材料及其制备方法和应用，该方法为可视化的除氨材料，能避免氨的二次污染；同时具有优良的吸附效果和抑菌防霉效果，并应用于空气净化中。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种改性凹凸棒土材料，是利用铜盐浸渍改性后的凹凸棒土。
一种改性凹凸棒土材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)提纯：采用分散剂的溶液进行机械分散或采用酸改性的方式对凹凸棒土进行提纯；
(2)活化：在200-250℃下活化；用于改善凹凸棒土的内部孔道结构，便于铜离子改性。
(3)改性：加入多聚磷酸钠和作为离子供体的铜盐反应得到改性凹凸棒土材料。加入多聚磷酸钠可以使凹凸棒土在铜离子溶液中形成悬浮态，利于铜离子的负载，同时减少铜离子用量和浸泡时间，提高经济效率。
(4)除去改性凹凸棒土材料中不稳定的铜离子及氯离子后将其制成滤饼；
(5)烘干滤饼并粉碎；
(6)造粒。
优选的，步骤(1)中所述分散剂为聚磷酸盐、硅酸盐、聚丙烯酸盐、丙烯酸酯共聚物、聚氧乙烯类的一种或多种的组合；所述凹凸棒土与分散剂的溶液的固液比为(5-10)：1；所述分散剂的溶液的质量分数为1％-15％。本发明中凹凸棒土在溶液中形成悬浮态，与沉降的杂质更好的分离，提高提纯的效率。
优选的，步骤(1)中所述酸改性中采用的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种，所述凹凸棒土与酸的固液比为1：(4-20)；所述酸的体积分数为5％-15％。酸的加入可以进一步去除凹凸棒土中的杂质，同时疏通凹凸棒土内部孔道，利于铜离子的负载。
优选的，步骤(2)中所述活化是在200-250℃下活化1-3小时；步骤(3)中所述改性是加入多聚磷酸钠和作为离子供体的铜盐后，在60-80℃下搅拌1-5小时或常温下超声10-90min得到改性凹凸棒土材料。本发明添加多聚磷酸钠是使凹凸棒土在铜离子溶液中形成悬浮态，利于铜离子的负载，同时可以减少铜离子用量和浸泡时间，提高经济效率。
使铜离子进入凹凸棒土内部结构，形成改性凹凸棒土材料即铜-凹凸棒土复合物。所采用的铜离子供体为氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜的一种或多种的组合。
优选的，步骤(3)中所述改性是加入多聚磷酸钠和作为离子供体的铜盐后，在60-80℃下搅拌3小时或在常温下超声20min得到改性凹凸棒土材料。
优选的，步骤(3)中所述铜盐为氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜的一种或多种组合；所述铜盐的加入量为凹凸棒土质量分数的5％-15％；所述多聚磷酸钠的加入量为凹凸棒土质量分时的0.1％-3％。添加多聚磷酸钠是使凹凸棒土在铜离子溶液中形成悬浮态，利于铜离子的负载，同时可以减少铜离子用量和浸泡时间，提高经济效率。
优选的，步骤(4)中采用水洗的方式除去改性凹凸棒土材料中不稳定的铜离子及氯离子，通过压滤制得滤饼。
优选的，步骤(5)中采用鼓风烘箱将滤饼在105℃下烘干并粉碎至200目；所述步骤(6)中所述造粒选自挤出造粒、滚动造粒、干粉挤压造粒的一种。
本发明所提供的制备方法制得的改性凹凸棒土材料在空气净化中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.为可视化的除氨材料。本发明采用改性的凹凸棒土材料，即铜-凹凸棒土复合材料，通过吸附-络合固化的方式除去氨，并通过铜和氨的反应，生成有颜色的物质，从而到达可视化除氨的目的，容易引起氨的二次污染。
2.吸附效果佳。本发明采用凹凸棒土作为改性基材，凹凸棒土是天然的纳米材料，其内部分布着体积约0.2ml/g的2nm-50nm的孔隙，具有很好的吸附效果。而且凹凸棒土内含有可交换的钙、镁、铁等阳离子，合适用做改性基体材料。
3.抑菌防霉效果佳。本发明采用改性凹凸棒土中铜离子的缓释效应，具有长效的抑菌防霉效果，其防霉效果优异。
附图说明
图1为凹凸棒土材料黑曲霉抑制效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。
实施例1
1.将200目凹凸棒土加入到质量分数为0.2％的5040分散剂(聚丙烯酸钠分散剂)水溶液中，凹凸棒土与分散剂溶液的固液比为1:5，高速搅拌30min，取上层悬浮液并过滤，在105℃下烘干。
2.将烘干所得凹凸棒土在200-250℃下活化2个小时，粉碎至200目。
3.将步骤2中的凹凸棒土1000g加入到10L氯化铜溶液中，同时添加2.0g多聚磷酸钠为助剂，在60-80℃高速搅拌3小时。
4.压滤并洗涤至改性凹凸棒土材料无氯离子，并通过压滤制得滤饼。
5.将所得滤饼在105℃下烘干，粉碎至200目。
6.将最后所得改性凹凸棒土材料，通过挤出造粒机制得圆柱形可视化除氨防霉剂。
7.将本实施例1制备的改性凹凸棒土材料进行吸附氨和变色效果测试。
本实施例1制备的改性凹凸棒土材料(标为实验组)与未改性凹凸棒土材料(标为对照组)在温度为20℃下，氨气浓度为1.0ppm，两种材料在吸附氨气24h后，测试结果表明，改性凹凸棒土材料相对于未改性凹凸棒土吸附氨的效果提升了93.4％，氨气吸附量达到70mg/g；且吸附氨后有明显的颜色变化。
实施例2
1.将100目凹凸棒土100g加入1L的体积分数为3.7％盐酸溶液中，高速搅拌30min，取上层悬浮液，过滤，105℃烘干。
2.洗涤、压滤，105℃干燥，粉碎至200目。
3.将以上提纯处理过的98g凹凸棒土加入到1000mL的0.20mol/L硫酸铜溶液中，添加质量分时为0.5％的多聚磷酸钠10mL。温度60-80℃搅拌3小时。
4.将所得改性凹凸棒土材料洗涤压滤至无氯离子，并通过压滤制得滤饼。
5.将所得滤饼105℃烘干，粉碎至200目
6.将最后所得改性凹凸棒土材料，通过滚动造粒机制成3-8mm球形可视化除氨防霉剂。
7.将本实施例2制备的改性凹凸棒土材料进行防霉效果测试，即进行黑曲霉抑制效果测试。
本实施例2制备的改性凹凸棒土材料(标为实验组)与未改性凹凸棒土材料(标为对照组)采用细菌培养皿进行霉菌培养，并用抑菌圈法进行相应除霉菌性能测试。
测试结果表明：相对于未改性凹凸棒土材料，改性凹凸棒土材料有明显的抑制霉菌效果，抑菌圈如下图1所示。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (3)
1.一种改性凹凸棒土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提纯：采用酸改性的方式对凹凸棒土进行提纯；
(2)活化：在200-250℃下活化1-3小时；
(3)改性：加入多聚磷酸钠和作为离子供体的铜盐，然后在常温下超声20min得到改性凹凸棒土材料；
(4)除去改性凹凸棒土材料中不稳定的铜离子及氯离子后将其制成滤饼；
(5)烘干滤饼并粉碎；
(6)造粒，
其中，所述步骤(1)中所述酸改性中采用的酸为盐酸，所述凹凸棒土与酸的固液比为1：(4-20)；所述酸的体积分数为5.0％-15％；所述步骤(3)中所述铜盐为氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜的一种或多种组合；所述铜盐的加入量为凹凸棒土质量的5％-25％；所述多聚磷酸钠的加入量为凹凸棒土质量的0.1％-3.0％；所述步骤(4)中采用水洗的方式除去改性凹凸棒土材料中不稳定的铜离子及氯离子，通过压滤制得滤饼。
2.根据权利要求1所述的一种改性凹凸棒土材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中采用鼓风烘箱将滤饼在105℃下烘干并粉碎至200目；所述步骤(6)中所述造粒选自挤出造粒、滚动造粒、干粉挤压造粒的一种。
3.权利要求1-2任一项所述的制备方法制得的改性凹凸棒土材料在空气净化中的应用。
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