CN105665000A - 一种常温甲醛催化材料及其制备方法 - Google Patents

一种常温甲醛催化材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种常温甲醛催化材料及其制备方法，制备方法为将除甲醛功能性粉体、分子筛、结构粘合助剂、结构润滑助剂和去离子水经物料混合、捏合、挤压成型、烘干、焙烧，即得所述圆柱状颗粒常温甲醛催化材料。本发明常温甲醛催化材料，是将室内气体污染物甲醛在净化材料的催化氧化作用下转化成无害的水和二氧化碳，不会产生二次污染。在室温条件下，对高浓度及低浓度甲醛都有较好的净化效果，1h甲醛净化率可达98％以上，除此之外所述常温甲醛催化材料还具有较好的净化氨气、硫化氢及去除异味的功效，使用方便且制备工艺简单、易操作，所需原材料性质稳定，环保，不会造成环境污染。

Description

一种常温甲醛催化材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种催化材料及其制备方法，特别是涉及一种常温甲醛催化材料及其制备方法。
背景技术
甲醛污染主要来源于装修或家具中的人造板、油漆中，是深层污染。被人们在生活中称为“隐形杀手”的甲醛，由于其释放周期可长达15年，一般的清除方法很难将其彻底清除。甲醛是一种对眼睛及呼吸道粘膜有很强的刺激性的气体污染物，长期吸入可导致癌变、呼吸道疾病、降低人体免疫力装修及多种疾病。人造板在生产中加入了大量甲醛和脲醛树脂胶，而装修大量使用人造板造成了装修污染源。有人用香水来掩盖甲醛气味，那只是暂时的感官变化。也有用室内熏蒸、过滤等净化方法。污染源是人造板，只能起到治标而不能治本的效果，再加上有些净化剂本身有强刺激气味，会造成严重的第二次污染。
研究表明：长期接触低浓度甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变，DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合症，引起新生儿染色体异常、白血病，引起青少年记忆力和智力下降。在所有接触者中，儿童和孕妇最易受甲醛侵害，危害也较为严重。甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先，控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。研究表明，甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度在每立方米空气中达到0.06-0.07mg/m3时，儿童就会发生轻微气喘。当室内空气中甲醛含量为0.10mg/m3时，就有异味和不适感；达到0.5mg/m3时，对眼睛有强烈的刺激，引起流泪；达到0.6mg/m3，可引起咽喉不适或疼痛。更高浓度时，可引起恶心呕吐、咳嗽胸闷、气喘甚至肺水肿，达到30mg/m3时，会立即致人死亡。
发明内容
本发明的本发明的目的在于提供一种常温甲醛催化材料及其制备方法，该方法工艺简单、操作方便，所得常温催化材料对甲醛有较好的净化效果。本发明是通过以下技术方案实现的：
一种常温甲醛催化材料的制备方法，所述催化材料是将除甲醛功能性粉体、分子筛、结构粘合助剂、结构润滑助剂和超纯水经物料混合、捏合、挤压成型、烘干、焙烧，即得所述圆柱状颗粒常温甲醛催化材料。
进一步地，在上述技术方案中，除甲醛功能性粉体、分子筛、结构粘合助剂、结构润滑助剂和去离子水的重量配比为1：0.05～0.45：0.50～3.50：0.05～0.45:1.85～3.07；优选重量配比为1:0.5:2.5:0.25:1.85。
进一步地，在上述技术方案中，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体的制备过程包括如下步骤：
第一步、分别配置一定浓度的高锰酸盐、强碱混合水溶液，二价锰离子水溶液；高锰酸盐、强碱、二价锰盐质量比为1：1.2～3.8：0.3～0.9；其中优选1：1.2～2.0：0.3～0.4；优选1：2.0～2.8：0.4～0.5。
第二步、在搅拌条件下，将配置好的二价锰离子水溶液与强碱水溶液并流注入高锰酸盐水溶液中，搅拌反应2-6h。
第三步、待第二步反应完毕后，静置20-60min后，进行压滤洗涤、50-150℃烘干粉碎，优选100-115℃，即得常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体。
进一步地，在上述技术方案中，所述的分子筛为13X型分子筛、10X型分子筛中的一种或其组合。本发明催化剂采用了分子筛，分子筛具有筛分功能，分子筛的孔径分布非常均匀，只有分子直径小于空穴的直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部；同时分子筛还具有吸附功能，分子筛对物质的吸附来源于物理吸附，其晶体空穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。进一步地，在上述技术方案中，所述的结构粘合助剂为活性氧化铝、凹凸棒黏土及膨润土中的一种或其组合。
进一步地，在上述技术方案中，所述的结构润滑助剂为田菁粉、硬脂酸镁、甘油中的一种或其组合。
进一步地，在上述技术方案中，所述的材料烘干处理过程的温度要控制在50-150℃。
进一步地，在上述技术方案中，所述的材料焙烧处理单元在350-550℃条件下进行。优选450℃。
进一步地，在上述技术方案中，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体所用原材料高锰酸盐为高锰酸钠、高锰酸钾中的一种或其组合。
进一步地，在上述技术方案中，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体所用原材料强碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或其组合。
进一步地，在上述技术方案中，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体所用二价锰离子水溶液为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、氯化锰、水溶液中的一种或其组合。
进一步地，在上述技术方案中，所述的混合水溶液中，高锰酸盐和强碱的浓度分别为13～32g/L、15～22g/L，所述二价锰离子水溶液，二价锰盐的浓度为42～76g/L，高锰酸盐、强碱混合水溶液和锰离子水溶液的二者体积比为1：0.54～0.74。
本发明所述的一种常温甲醛催化材料，是将室内气体污染物甲醛在净化材料的催化氧化作用下转化成无害的水和二氧化碳，不会产生二次污染。在室温条件下，对高浓度及低浓度甲醛都有较好的净化效果，1h甲醛净化率可达98％以上，除此之外所述常温甲醛催化材料还具有较好的净化氨气、硫化氢及去除异味的功效，使用方便且制备工艺简单、易操作，所需原材料性质稳定，环保，不会造成环境污染。
本发明的有益效果是可以更好的发挥出除甲醛材料的功能；由于增加的材料的比表面积，使材料与外界接触面积增大；可以增加除甲醛效率；并且在后期共混加工中可以更快更便捷的使有效成分均匀混合。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
一种常温甲醛催化材料的制备方法，具体如下：将高锰酸钾、硫酸锰、氢氧化钠按质量比1：1.2：0.3分别配置成浓度为15g/L、46g/L、20g/L。将高锰酸钾与氢氧化钠溶液混合反应后，搅拌条件下，将配置好的二价锰离子水溶液与强碱水溶液并流注入高锰酸盐水溶液中，搅拌反应2h。反应完毕后，静置30min后，进行压滤洗涤、烘干破碎，即得常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体。然后将其与13X型分子筛、凹土棒黏土、甘油、水按质量比为1：0.5：2.5：0.25：1.85混合均匀后，通过挤出机挤出成型，先经过110℃烘箱烘干，然后在通过450℃焙烧，最后即得所述常温甲醛催化材料。
实施例2
一种常温甲醛催化材料的制备方法，具体如下：将高锰酸钠、醋酸锰、氢氧化钠按质量比1：2.4：0.5分别配置成17g/L、75g/L、20g/L溶液，将高锰酸钾与氢氧化钠溶液混合反应后，搅拌条件下，将配置好的二价锰离子水溶液与强碱水溶液并流注入高锰酸盐水溶液中，搅拌反应4h。反应完毕后，静置60min后，进行压滤洗涤、烘干破碎，即得常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体。然后将其与10X型、结构粘合助剂(凹凸棒黏土和改性膨润土(质量比为1：0.5)级配制备)、田菁粉、水按质量比为1：2.5：2.3：0.15：2.45混合均匀后，通过挤出机挤出成型，先经过105℃烘箱烘干，然后在通过450℃焙烧，最后即得所述常温甲醛催化材料。
以下实施案例中，常温甲醛催化材料采取如下方法进行评价：
(1)甲醛穿透净化容量：在Φ3mm、长280mm直型石英反应管反应器中进行，分别称取50mg实施例1和实施例2制备的得到的甲醛催化材料，甲醛动态检测系统的甲醛发生浓度为2.40～3.60ppm，载气为空气。检测试验在室内温度18～35℃，相对湿度35～70％RH，常压环境条件下进行，反应气体积流量为500mL/min，由英国PPM公司htv-m记录型甲醛检测仪检测出甲醛浓度并计算得到甲醛净化容量8.8mg/g、9.2mg/。
(2)甲醛一小时去除率：将样品搅拌均匀，分别称取230g实施例1和实施例2制备的得到的甲醛催化材料，装入已准备好的填充式滤网中，封装好，装入空气净化器中，按GB/T18801-2008中《气态污染物的洁净空气量试验方法》进行甲醛一小时去除率测试，甲醛一小时去除率分别为94％、98％。

Claims (11)

1.一种常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，将除甲醛功能性粉体、分子筛、结构粘合助剂、结构润滑助剂和去离子水经物料混合、捏合、挤压成型、烘干、350-550℃焙烧，即得所述圆柱状颗粒常温甲醛催化材料；
所述除甲醛功能性组分是由高锰酸盐、强碱、二价锰离子以质量比为1:1.2～3.8:0.3～0.9制作而成；
所述的分子筛为13X型分子筛、10X型分子筛中的一种或其组合。
2.根据权利1所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，除甲醛功能性粉体、分子筛、结构粘合助剂、结构润滑助剂和去离子水的重量配比为1：0.05～0.45：0.50～3.50：0.05～0.45：1.85～3.07。
3.根据权利1所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，除甲醛功能性粉体的制备过程包括如下步骤：
第一步、分别配置高锰酸盐、强碱混合水溶液，二价锰离子水溶液；
第二步、在搅拌条件下，将配置好的二价锰离子水溶液和强碱水溶液并流注入高锰酸盐水溶液中，搅拌反应2～6h；
第三步、待第二步反应完毕后，静置20～60min后，进行压滤洗涤、烘干、粉碎，即得常温甲醛催化材料的除甲醛功能性粉体。
4.根据权利要求1所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，所述的结构粘合助剂为活性氧化铝、凹凸棒黏土及膨润土中的一种或其组合。
5.根据权利要求1所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，所述的结构润滑助剂为田菁粉、硬脂酸镁、甘油中的一种或其组合。
6.根据权利要求1所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，所述的材料烘干处理过程的温度要控制在50～150℃。
7.根据权利要求1或3所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性组分所用原材料高锰酸盐为高锰酸钠、高锰酸钾中的一种或其组合。
8.根据权利要求1或3所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性组分所用原材料强碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或其组合。
9.根据权利要求1或3所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，常温甲醛催化材料的除甲醛功能性组分所用二价锰离子水溶液为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰、氯化锰水溶液中的一种或其组合。
10.根据权利要求1或3所述的常温甲醛催化材料的制备方法，其特征在于，所述的混合水溶液中，高锰酸盐和强碱的浓度分别为9-40g/L、11-37g/L，所述二价锰离子水溶液中二价锰盐的浓度为42-76g/L，高锰酸盐、强碱混合水溶液和锰离子水溶液的二者体积比为1：0.54-0.74。
11.如权利要求1～10任意一项所述制备方法得到的甲醛催化材料。
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