CN105312040A - 一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法 - Google Patents
一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：1）分别将茶叶、稻壳、荞麦壳和松塔粉碎；2）除去杂质，放入烘箱中干燥；3）将经步骤2）干燥过的松塔炭化活化，得到炭化活化的松塔；4）将经步骤2）干燥过的稻壳和荞麦壳用饱和碳酸钠溶液浸泡2～5小时，过滤后风干，再炭化活化，得到炭化活化的稻壳和荞麦壳；5）将经步骤2）干燥过的茶叶、炭化活化的松塔、炭化活化的稻壳和炭化活化的荞麦壳混合均匀，得到吸附剂。本发明的吸附剂吸附力强、吸附量大、速率快、成本低，原料为废弃茶叶、稻壳、荞麦壳、松塔等农林业废弃物，将材料的吸附性能和药用价值充分结合，实现资源化利用，变废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法。
背景技术
随着现代化的前行脚步，人们越来越注重居室、办公场所等环境的美化和改善，然而装饰材料等带来的室内空气污染却往往被人们忽略。据美国相关环境机构调查，大多数人每天约有60%～90%的时间在室内度过，因此，室内空气质量的优劣对人体健康具有很大影响。甲醛（HCHO）作为室内主要污染物之一，位居我国有毒化学品优先控制名单第二位，严重威胁人体的健康。同时，室内甲醛污染具有释放周期长、来源广、危害大等特点，吸附法由于具有能耗低、富集作用较强、使用方便、对低浓度气体处理效果较好等优点，已经成为净化室内空气的比较常用手段。
决定吸附法效果优劣的关键是吸附剂材料的性能好坏。常用的吸附剂制备成本相对较高，吸附量较小，稳定性不高，在大规模应用时存在一定的缺陷。尤其是用于室内环境时，对其吸附效率、稳定性等要求更高。近年来，在环境问题及能源危机日益严重的情况下，国内外逐步将研究目标转移到开发相对廉价、切实有效的新型材料，如各类生物材料。生物材料不仅具备较优的吸附性能，且取材易、来源广，农林业废料就是重要的生物原料之一，在吸附应用方面有很好的开拓前景。
我国作为农林业大国，大部分的农林业废料，如农业生产产生的大量稻壳、荞麦壳和低档茶叶、茶末等农业废料以及林业应用凋落的大量松塔等林业废料，大多是通过直接燃烧或者随意丢弃的途径处理，应用程度很低，利用价值尚未充分开发，不仅造成资源浪费，还污染了环境。
近年来，结合国内外研究及大量实验探讨发现，部分农林废料如茶叶、稻壳、荞麦壳、松塔等表面粗糙，含有大量纤维素、木质素等多孔性结构的物质以及能提供含氧基团的萜类等物质，具有一定吸附性能。同时，本产品中的农林废料含有各类对人体有益的天然物质，具有药理价值。利用该类天然的或者加工的农林业废料作为室内甲醛吸附材料，不仅可以实现资源化利用，变废为宝，也可以保护环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)分别将茶叶、稻壳、荞麦壳和松塔破碎；
2)除去杂质，分别放入烘箱中充分干燥；
3)将经步骤2）干燥过的松塔加入炭化炉，炭化活化，得到炭化活化的松塔；
4)将经步骤2）干燥过的稻壳和荞麦壳加入到饱和碳酸钠溶液中，浸泡2～5小时，过滤后风干，再加入炭化炉，炭化活化，得到炭化活化的稻壳和荞麦壳；
5)将经步骤2）干燥过的茶叶、炭化活化的松塔、炭化活化的稻壳和炭化活化的荞麦壳混合均匀，得到吸附剂。
经步骤1）破碎后的茶叶和松塔的粒径为3～10mm，破碎后的稻壳和荞麦壳的粒径为2～5mm。
步骤1）所述茶叶为青茶、红茶、黑茶、绿茶按质量比（4～10）：（2～8）：（2～8）：（1～6）组成的混合物。
步骤1）所述荞麦壳为甜荞麦壳和苦荞麦壳按质量比（2～4）：（1～3）组成的混合物。
步骤1）所述松塔为湿地松松塔、马尾松松塔、油松松塔按质量比（1～5）：（1～3）：（1～3）组成的混合物。
步骤2）中的干燥温度为100～120℃，干燥时间为4～10小时。
步骤3）和步骤4）中的炭化活化温度为300～600℃，炭化活化时间为1～3小时。
步骤5）中所述干燥过的茶叶、炭化活化的稻壳、炭化活化的荞麦壳、炭化活化的松塔的质量比为（4～8）：（3～6）：（3～6）：（1～5）。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的甲醛吸附剂吸附能力优异、吸附速率快、效率高、吸附量大，各种材料的协同作用高效明显；
（2）本发明的甲醛吸附剂原料为废弃茶叶、稻壳、荞麦壳、松塔等农林业废弃物，充分利用其天然的吸附性能，实现资源化利用，变废为宝；
（3）本发明的甲醛吸附剂所采用的热处理材料质量占比低，无需采用大量的热处理材料，有效降低了成本；
（4）本发明选取的材料如茶叶、稻壳、荞麦壳、松塔均属天然产品，茶叶中含儿茶素、叶酸、茶多酚等成分，荞麦壳富含维生素以及钙、硒、锌等微量元素，松塔含有单宁和黄酮等多酚类物质，未经炭化处理的茶叶保留了茶叶自身的有益成分，经炭化处理的稻壳、荞麦壳和松塔可以充分地提高其吸附性能，将材料的吸附性能和药用价值充分结合。
具体实施方式
一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)分别将茶叶、稻壳、荞麦壳和松塔破碎；
2)除去杂质，分别放入烘箱中充分干燥；
3)将经步骤2）干燥过的松塔加入炭化炉，炭化活化，得到炭化活化的松塔；
4)将经步骤2）干燥过的稻壳和荞麦壳加入到饱和碳酸钠溶液中，浸泡2～5小时，过滤后风干，再加入炭化炉，炭化活化，得到炭化活化的稻壳和荞麦壳；
5)将经步骤2）干燥过的茶叶、炭化活化的松塔、炭化活化的稻壳和炭化活化的荞麦壳混合均匀，得到吸附剂。
优选的，经步骤1）破碎后的茶叶和松塔的粒径为3～10mm，破碎后的稻壳和荞麦壳的粒径为2～5mm。
优选的，步骤1）所述茶叶为青茶、红茶、黑茶、绿茶按质量比（4～10）：（2～8）：（2～8）：（1～6）组成的混合物。
优选的，步骤1）所述荞麦壳为甜荞麦壳和苦荞麦壳按质量比（2～4）：（1～3）组成的混合物。
优选的，步骤1）所述松塔为湿地松松塔、马尾松松塔、油松松塔按质量比（1～5）：（1～3）：（1～3）组成的混合物。
优选的，步骤2）中的干燥温度为100～120℃，干燥时间为4～10小时。
优选的，步骤3）和步骤4）中的炭化活化温度为300～600℃，炭化活化时间为1～3小时。
优选的，步骤5）中所述干燥过的茶叶、炭化活化的稻壳、炭化活化的荞麦壳、炭化活化的松塔的质量比为（4～8）：（3～6）：（3～6）：（1～5）。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
1）分别将茶叶、松塔粉碎至粒径为3～10mm，将稻壳、荞麦壳粉碎至粒径为2～5mm；
2）除去砂粒、石块等杂质，放入干燥箱中110℃干燥6小时，取出自然冷却至室温；
3）将经步骤2）干燥过的松塔加入炭化炉，炉温450℃炭化活化1.5小时，自然冷却至室温，得炭化活化的松塔；
4）将经步骤2）干燥过的稻壳和荞麦壳加入饱和碳酸钠溶液中浸泡2小时，过滤风干，再放入炭化炉，炉温450℃炭化活化1.5小时，自然冷却至室温，得炭化活化的稻壳和荞麦壳；
5）经步骤2）干燥过的茶叶、炭化活化的稻壳、炭化活化的荞麦壳、炭化活化的松塔按质量比4:3:3:1混合均匀，得到吸附剂。
其中，所选取的茶叶包括青茶、红茶、黑茶和绿茶，质量比为4:2:2:1，选取的荞麦壳包括甜荞麦壳和苦荞麦壳，质量比为2:1，选取的松塔包括湿地松松塔、马尾松松塔、油松松塔，质量比为1:1:1。
产品性能测试：根据国家相关标准（GB50325-2010）中对测试舱的材料建造及运行条件要求，采用96L（40cm×40cm×60cm）的环境测试箱进行吸附试验，温度为20.5±0.4℃，湿度为50.1±7.5%，吸附产品取量16g。
经测定：在甲醛浓度为0.688±0.060mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.65±0.31μg/g，将甲醛从初始浓度0.688±0.060mg/m3降低至国家标准（GBT18883-2002）0.1mg/m3，用时约130分钟；
在甲醛浓度为0.338±0.038mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.73±0.41μg/g，将甲醛从初始浓度0.338±0.038mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约40分钟。
实施例2：
同实施例1的操作方法，将步骤3）和步骤4）的炭化活化条件改为：300℃炭化活化3小时。
经测定：在甲醛浓度为0.720±0.040mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.90±0.41μg/g，将甲醛从初始浓度0.720±0.040mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约140分钟；
在甲醛浓度为0.298±0.045mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.55±0.34μg/g，将甲醛从初始浓度0.298±0.045mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约45分钟。
实施例3：
同实施例1的操作方法，将步骤3）和步骤4）的炭化活化条件改为：600℃炭化活化1小时。
经测定：在甲醛浓度为0.680±0.036mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.54±0.52μg/g，将甲醛从初始浓度0.680±0.036mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约145分钟；
在甲醛浓度为0.322±0.050mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.61±0.25μg/g，将甲醛从初始浓度0.322±0.050mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约50分钟。
实施例4：
同实施例1的操作方法，将青茶、红茶、黑茶、绿茶的质量比改为5:4:4:3，将步骤2）中的干燥条件改为：100℃干燥10小时。
经测定：在甲醛浓度为0.720±0.070mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.78±0.56μg/g，将甲醛从初始浓度0.720±0.070mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约125分钟；
在甲醛浓度为0.350±0.060mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.84±0.33μg/g，将甲醛从初始浓度0.350±0.060mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约43分钟。
实施例5：
同实施例1的操作方法，将青茶、红茶、黑茶、绿茶的质量比改为7:5:5:3。
经测定：在甲醛浓度为0.660±0.035mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.60±0.65μg/g，将甲醛从初始浓度0.660±0.035mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约125分钟；
在甲醛浓度为0.330±0.040mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.62±0.32μg/g，将甲醛从初始浓度0.330±0.040mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约40分钟。
实施例6：
同实施例1的操作方法，将湿地松松塔、马尾松松塔、油松松塔的质量比改为5:3:3。
经测定：在甲醛浓度为0.750±0.060mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达4.02±0.58μg/g，将甲醛从初始浓度0.750±0.060mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约120分钟；
在甲醛浓度为0.370±0.080mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.82±0.30μg/g，将甲醛从初始浓度0.370±0.080mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约39分钟。
实施例7：
同实施例1的操作方法，将湿地松松塔、马尾松松塔、油松松塔的质量比改为3:2:2。
经测定：在甲醛浓度为0.756±0.050mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达4.00±0.60μg/g，将甲醛从初始浓度0.756±0.050mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约130分钟；
在甲醛浓度为0.354±0.040mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.84±0.49μg/g，将甲醛从初始浓度0.354±0.040mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约43分钟。
实施例8：
同实施例1的操作方法，将甜荞麦壳和苦荞麦壳的质量比改为4:3，将步骤2）中的干燥条件改为：120℃干燥4小时。
经测定：在甲醛浓度为0.660±0.035mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.46±0.39μg/g，将甲醛从初始浓度0.660±0.035mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约115分钟；
在甲醛浓度为0.350±0.040mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.81±0.37μg/g，将甲醛从初始浓度0.350±0.040mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约50分钟。
实施例9：
同实施例1的操作方法，将甜荞麦壳和苦荞麦壳的质量比改为3:2。
经测定：在甲醛浓度为0.668±0.030mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.49±0.59μg/g，将甲醛从初始浓度0.668±0.030mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约126分钟；
在甲醛浓度为0.355±0.040mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.88±0.31μg/g，将甲醛从初始浓度0.355±0.040mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约46分钟。
实施例10：
同实施例1的操作方法，将烘干的茶叶、炭化活化的稻壳、炭化活化的荞麦壳、炭化活化的松塔的质量比改为8:6:6:5。
经测定：在甲醛浓度为0.685±0.069mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.61±0.36μg/g，将甲醛从初始浓度0.685±0.069mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约126分钟；
在甲醛浓度为0.326±0.050mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.68±0.23μg/g，将甲醛从初始浓度0.326±0.050mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约38分钟。
实施例11：
同实施例1的操作方法，将烘干的茶叶、炭化活化的稻壳、炭化活化的荞麦壳、炭化活化的松塔的质量比改为6:5:5:3。
经测定：在甲醛浓度为0.669±0.032mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在150分钟内甲醛吸附量可达3.49±0.35μg/g，将甲醛从初始浓度0.669±0.032mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约120分钟；
在甲醛浓度为0.330±0.050mg/m3时，单位质量的高效甲醛吸附剂在120分钟内甲醛吸附量可达1.69±0.20μg/g，将甲醛从初始浓度0.330±0.050mg/m3降低至国家标准0.1mg/m3，用时约35分钟。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1）分别将茶叶、稻壳、荞麦壳和松塔破碎；
2）除去杂质，分别放入烘箱中充分干燥；
3）将经步骤2）干燥过的松塔加入炭化炉，炭化活化，得到炭化活化的松塔；
4）将经步骤2）干燥过的稻壳和荞麦壳加入到饱和碳酸钠溶液中，浸泡2～5小时，过滤后风干，再加入炭化炉，炭化活化，得到炭化活化的稻壳和荞麦壳；
5）将经步骤2）干燥过的茶叶、炭化活化的松塔、炭化活化的稻壳和炭化活化的荞麦壳混合均匀，得到吸附剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：经步骤1）破碎后的茶叶和松塔的粒径为3～10mm，破碎后的稻壳和荞麦壳的粒径为2～5mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述茶叶为青茶、红茶、黑茶、绿茶按质量比（4～10）：（2～8）：（2～8）：（1～6）组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述荞麦壳为甜荞麦壳和苦荞麦壳按质量比（2～4）：（1～3）组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述松塔为湿地松松塔、马尾松松塔、油松松塔按质量比（1～5）：（1～3）：（1～3）组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中的干燥温度为100～120℃，干燥时间为4～10小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）和步骤4）中的炭化活化温度为300～600℃，炭化活化时间为1～3小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤5）中所述干燥过的茶叶、炭化活化的稻壳、炭化活化的荞麦壳、炭化活化的松塔的质量比为（4～8）：（3～6）：（3～6）：（1～5）。
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