CN106861413A

CN106861413A - 一种去除甲醛用核壳结构多孔材料及其制备方法

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Publication number: CN106861413A
Application number: CN201710253969.3A
Authority: CN
Inventors: 刘自力
Original assignee: Guangdong Georgia Environmental Mstar Technology Ltd
Current assignee: Guangdong Georgia Environmental Mstar Technology Ltd
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2037-04-18
Also published as: CN106861413B

Abstract

本发明公开了一种去除甲醛用核壳结构多孔材料，该去除甲醛用核壳结构多孔材料的组份重量配比为粘土50‑70%、无机盐10‑15%、气凝胶1‑5%、海泡石纤维5‑9%、分子筛1‑15%、粘胶剂1‑8%。甲醛去除核壳多孔材料的制备由物料混合，溶液浸渍，干燥造粒和整理活化等四个生产环节组成。通过由复合强氧化剂构成的内核与由无机纤维构成的壳层组成多级孔道共存的核壳结构新材料，该新材料具有高效彻底地氧化去除室内甲醛污染物的性能，生产环节简单，制备成本较低，具有广泛推广应用的前景。

Description

一种去除甲醛用核壳结构多孔材料及其制备方法

技术领域

本发明属于环保新材料技术领域，具体涉及一种去除甲醛用核壳结构多孔材料及其制备方法。

背景技术

甲醛是一种重要的有机原料，主要用于塑料工业如制酚醛树脂、脲醛塑料—电玉、合成纤维如合成维尼纶—聚乙烯醇缩甲醛、皮革工业、医药、染料等。另外，甲醛具有低沸点挥发性，会对眼睛产生刺激，能引发过敏，人体吸收甲醛易引发白血病等癌变。然而，家具和室内装修材料中含有甲醛，并缓慢释放，释放时间长达数年不等，甲醛已成为主要室内空气杀手之一。

近年来，室内空气质量已成为危害人类健康安全的突出问题，如何高效去除甲醛也就成为多学科多领域共同关心的课题。现有去除甲醛的方法采用有开窗通风法、植物吸收法、高压放电氧化法、活性炭吸附法及催化氧化法等，以上方法各有特点，效果也不一样，但存在一定的问题：效率低下，运行成本高，部分方法在去除甲醛后，又产生其它的有害气体。

因此，研发一种去除甲醛效率高、去除甲醛彻底的新材料及方法，对解决室内空气污染的难题具有重要意义，在空气净化装置中具有广阔的应用前景。

发明内容

鉴于以上所述，本发明要解决的技术问题为：提供一种去除甲醛用核壳结构多孔材料，达到高效氧化去除室内甲醛污染物的效果，且去除甲醛彻底。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种去除甲醛用核壳结构多孔材料，该去除甲醛用核壳结构多孔材料按重量配比的材料组成包括：

粘土50-70%；

无机盐10-15%；

气凝胶1-5%；

海泡石纤维5-9%；

分子筛1-15%；

粘胶剂1-8%。

进一步的，所述粘土采用硅藻土或膨润土或高岭土中的一种或两种以上混合。

进一步的，所述无机盐包括硝酸钴盐、高锰酸盐、高铁酸盐、硝酸铈盐和高氯酸盐。

进一步的，所述无机盐按重量配比的材料组成包括：硝酸钴盐1-3%、高锰酸盐30-60%、高铁酸盐10-30%、硝酸铈盐3-8%和高氯酸盐2-10%。

进一步的，所述气凝胶采用二氧化硅气凝胶、碳气凝胶、硅铝复合氧化物气凝胶、二氧化锆气凝胶中的一种或两种以上混合。

进一步的，所述粘胶剂采用水玻璃胶、钾水玻璃、硅酸盐水泥中的一种或两种以上混合。

进一步的，所述分子筛采用ZSM-5分子筛、10X分子筛及Y型分子筛的一种或两种以上混合。

一种去除甲醛用核壳结构多孔材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）、将计量好的粘土在锥形搅拌器中充分混合形成固体粉末，备用；

（2）、将计量好的硝酸钴、硝酸铈、高锰酸盐、高铁酸盐、高氯酸盐分別溶于水，再混合，配成混合盐水溶液；

（3）、将混合盐水溶液与上述备用的固体粉末充分混合，浸泡16~32小时后，蒸发脱水，进行粉碎形成粉末；

（4）、在粉碎形成的粉末中加入计量好的胶粘剂后，送入造粒机中制成2-3毫米的小颗粒，形成复合材料的核心部件。通过本步骤，其作用是将甲醛氧化成二氧化碳等无害物；

（5）、将形成的小颗粒转入圆盘造粒机中，与分子筛、气凝胶和海泡石纤维粉混合，并喷入水玻璃溶液，经翻滚造粒，在活性核颗粒的表面形成0.5-1.0毫米厚的壳层，构成复合材料的壳层。通过本步骤，其作用是用于捕捉，并浓缩甲醛；

（6）、取出上一步形成的核壳在50~90℃下干燥6~12小时，然后在450~550℃焙烧2~4小时，复合材料得到活化，便制得了一种室温下高效去除甲醛的核壳结构多孔材料。

采用上述技术方案，先由粘土、无机盐与胶粘剂结合形成小颗粒，构成复合材料的核心部件，通过核心部件的作用是将甲醛氧化成二氧化碳等无害物。

在步骤5中将小颗粒与分子筛、气凝胶和海泡石纤维粉及水玻璃溶液混合，构成复合材料的壳层，通过本步骤，复合材料的壳层的作用是用于捕捉并浓缩甲醛。

所述步骤4中形成的复合材料的核心部件，采用的材料主要为具有不同氧化能力的高价态的无机盐组成，复合无机盐的氧化能力互补及其相互作用强化了核心材料在常温下氧化去除空气中不同浓度甲醛的能力，不仅可氧化去除高浓度甲醛，而且可去除低浓度甲醛。

所述步骤5中形成的复合材料的壳层，主要由分子筛和气凝胶组成，分子筛和气凝胶对甲醛具有良好的吸附性能，因而在甲醛被氧化降解过程中发挥着浓缩和存贮的功能。一定浓度的甲醛扩散到材料的核心区，被强氧化剂氧化，分子筛和气凝胶的微孔得到清理，分子筛和气凝胶得到再生，又可吸附甲醛，进入下一轮的去除甲醛过程，直到核心材料中的氧化剂被用完。因而，本去除甲醛用核壳结构多孔材料去除甲醛较彻底。

进一步的，所述颗粒为圆形、椭圆形或条形。

进一步的，蒸发脱水过程在真空条件下进行。

进一步的，所述水玻璃胶溶液的浓度采用35至45波美度。

本发明提供一种去除甲醛用核壳结构多孔材料及其制备方法，相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本去除甲醛用核壳结构多孔材料的配方简单且稳定，通过由复合强氧化剂构成的内核与由无机纤维构成的壳层组成多级孔道共存的核壳结构新材料，不仅可氧化去除高浓度甲醛，而且可去除低浓度甲醛，去除甲醛高效且彻底。另外，该新材料具有高效彻底地氧化去除室内甲醛污染物的性能，还具并且生产环节简单，制备成本较低，具有广泛推广应用的前景。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本发明一较佳实施例所述的一种去除甲醛用核壳结构多孔材料及其制备方法，

材料成分按重量百分比计组分构成为：硅藻土70%；无机盐10%；二氧化硅气凝胶1%；海泡石纤维9%；ZSM-5分子筛9%；水玻璃胶1%。

本较佳实施例中，无机盐中制备及添加方法为成分按重量百分比计组分构成包括硝酸钴盐3%、高锰酸盐30%、高铁酸盐10%、硝酸铈盐8%和高氯酸盐2%，余量为水。

本去除甲醛用核壳结构多孔材料的制造步骤及方法为：

（1）、将计量好的硅藻土在锥形搅拌器中充分混合形成固体粉末，备用；

（2）、将计量好的硝酸钴、硝酸铈、高锰酸盐、高铁酸盐、高氯酸盐分別溶于水，再混合，配成混和盐水溶液；

（3）、将混和盐水溶液与上述备用的固体粉末充分混和，浸泡16~32小时，然后，蒸发脱水，进行粉碎形成粉末；

（4）、在粉碎形成的粉末中加入计量好的胶粘剂后，送入造粒机中制成2-3毫米的小颗粒；

（5）、将形成的小颗粒转入圆盘造粒机中，与ZSM-5分子筛、水玻璃胶和海泡石纤维粉混和，并喷入水玻璃溶液，经翻滚造粒，在活性核粒的表面包覆一层无机纤维的外壳；

（6）、取出上一步形成的核壳在50~90℃下干燥6~12小时，然后在450~550℃焙烧2~4小时，便制得了一种室温下高效去除甲醛的核壳结构多孔材料。

该活性材料500克可在14小时内将含有3.2mg/m³甲醛的空气净化，甲醛去除率为99.8%，可连续运行1000小时以上，同类型的活性炭、硅藻土等材料在同样的工况下运行100小时左右就失去清除甲醛的能力。

实施例2

本实施例与实施例1中的去除甲醛用核壳结构多孔材料的工艺方面相似，仅在材料组成上有些差异。

本较佳实施例中，材料成分按重量百分比计组分构成包括：硅藻土67%；无机盐15%；二氧化硅气凝胶5%；海泡石纤维5%；ZSM-5分子筛1%；水玻璃胶8%。

本较佳实施例中，无机盐中制备及添加方法为成分按重量百分比计组分构成包括硝酸钴盐1%、高锰酸盐60%、高铁酸盐30%、硝酸铈盐3%和高氯酸盐10%，余量为水。

该活性材料500克可在14小时内将含有3.2mg/m³甲醛的空气净化，甲醛去除率为98.9%。

实施例3

本实施例与实施例2中的去除甲醛用核壳结构多孔材料的工艺方面相似，仅在材料比例上有些差异。

本较佳实施例中，材料成分按重量百分比计组分构成包括：硅藻土50%；无机盐15%；二氧化硅气凝胶5%；海泡石纤维12%；ZSM-5分子筛15%；水玻璃胶3%。

本较佳实施例中，无机盐中制备及添加方法为成分按重量百分比计组分构成包括硝酸钴盐2.5%、高锰酸盐55%、高铁酸盐22%、硝酸铈盐3.4%和高氯酸盐8%，余量为水。

该活性材料500克可在12小时内将含有3.2mg/m³甲醛的空气净化，甲醛去除率为99.8%。

实施例4

本实施例与实施例3中的去除甲醛用核壳结构多孔材料比例相同，仅在材料成分选用上有些差异，在工艺方面也保持一致。

本较佳实施例中，材料成分按重量百分比计组分构成包括：高岭土50%；无机盐15%；硅铝复合氧化物气凝胶5%；海泡石纤维12%；、10X分子筛15%；钾水玻璃3%。

该活性材料500克可在12.5小时内将含有3.2mg/m³甲醛的空气净化，甲醛去除率为99.5%。

实施例5

本实施例与实施例3中的去除甲醛用核壳结构多孔材料配方相同，仅在工艺方面有些差异。蒸发脱水过程在真空条件下进行，且加入已海泡石纤维粉和水玻璃胶，等颗粒长至3毫米后，取出在70℃下干燥9小时，然后在500℃焙烧3小时，制得了一种室温下高效去除甲醛的核壳结构多孔材料。

该活性材料500克可在13小时内将含有3.2mg/m³甲醛的空气净化，甲醛去除率为98.2%。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种去除甲醛用核壳结构多孔材料，该去除甲醛用核壳结构多孔材料按重量配比的材料组成包括：

粘土50-70%；

无机盐10-15%；

气凝胶1-5%；

海泡石纤维5-9%；

分子筛1-15%；

粘胶剂1-8%。

2.根据权利要求1所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料，其特征在于：所述粘土采用硅藻土或膨润土或高岭土中的一种或两种以上混合。

3.根据权利要求1所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料，其特征在于：所述无机盐包括硝酸钴盐、高锰酸盐、高铁酸盐、硝酸铈盐和高氯酸盐。

4.根据权利要求1所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料，其特征在于：所述无机盐按重量配比的材料组成包括：硝酸钴盐1-3%、高锰酸盐30-60%、高铁酸盐10-30%、硝酸铈盐3-8%和高氯酸盐2-10%。

5.根据权利要求1所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料，其特征在于：所述气凝胶采用二氧化硅气凝胶、碳气凝胶、硅铝复合氧化物气凝胶、二氧化锆气凝胶中的一种或两种以上混合。

6.根据权利要求1所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料，其特征在于：所述粘胶剂采用水玻璃胶、钾水玻璃、硅酸盐水泥中的一种或两种以上混合。

7.根据权利要求1所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料，其特征在于：所述分子筛采用ZSM-5分子筛、10X分子筛或Y型分子筛中的一种或两种以上混合。

8.一种去除甲醛用核壳结构多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（3）、将混合盐水溶液与上述备用的固体粉末充分混合，浸泡16~32小时，然后，蒸发脱水，进行粉碎形成粉末；

（5）、将形成的小颗粒转入圆盘造粒机中，与分子筛、气凝胶和海泡石纤维粉混合，并喷入水玻璃溶液，经翻滚造粒，在活性核粒的表面包覆一层无机纤维的壳层；

9.根据权利要求8所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料的制备方法，其特征在于：所述颗粒为圆形、椭圆形或条形。

10.根据权利要求8所述的去除甲醛用核壳结构多孔材料的制备方法，其特征在于：蒸发脱水过程在真空条件下进行，所述水玻璃胶溶液的浓度采用35至45波美度。