CN107694333A - 可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法 - Google Patents

可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出的可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法，该甲醛吸收液的饱和吸收量，相较于一般溶剂吸收法有明显的提高，甲醛的饱和吸收量≥30kg/t，甲醛的吸收率≥90％。该甲醛吸收液在吸附饱和之后，能通过电解氧化的方式再生，甲醛经一系列反应后变成无害的二氧化碳和水，而吸收液内的铵离子等介质相当于催化剂，反复参与甲醛的吸收，循环使用。该甲醛吸收液成本低廉，可配合相应的催化净化设备，处理空气中的甲醛分子。

Description

可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法
技术领域
本发明涉及到气体净化领域，特别是涉及到一种可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法。
背景技术
目前在很多行业中，甲醛作为一种重要的化工原料得到广泛的应用。然而，以甲醛为原料的制品，在使用过程中可能会释放游离态的甲醛，成为居室的最大污染源之一。
甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌致畸的物质，是潜在的强致突变物之一。长期接触低剂量的甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑癌、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治理下降。在所有的接触者中，儿童和孕妇对甲醛最为敏感，危害最大，浓度更高时可引起恶心呕吐，咳嗽胸闷，气喘、肺水肿、甚至会立即致死。甲醛对人类健康具有重大危害。因此甲醛的治理已经引起了现代社会的广泛关注。
为了保证环境质量和保护人体健康，目前国内外很多学者研究了甲醛的处理方法。目前国内外空气净化在处理甲醛方面的研究主要有以下技术：采用臭氧等强氧化性物质进行氧化；用活性炭等吸附材料进行吸附；采用高压、高频脉冲放电形成的低温等离子体来进行分解；采用二氧化钛为基础的光催化剂进行光催化降解；溶剂吸收法。其中，溶剂吸收法较少得到应用。
溶剂吸收法是利用甲醛易溶于特殊溶剂(或添加化学药剂的溶液)的特性进行处理的一种方法。
虽然，溶剂吸收法不仅能吸收气态污染物，还能将污染物转化为有用的产品。然而，溶剂吸收法面临的问题很多，吸收量较小，吸收能力有限，吸收效率低，容易产生二次污染，难以满足甲醛处理的需求。溶剂吸收法存在以下的特点：
1、吸收液饱和后难以再生，通常与废液一起排出，难以实现回收利用，造成一定程度的资源浪费。
2、随吸收时间的延长，吸收液对甲醛的吸收率逐渐降低，直至达到动态饱和。
3、随甲醛浓度的增大，吸收液的有效吸收量减小，而饱和吸收量增大。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法，解决当前溶剂吸收法处理甲醛效果不佳的问题。
本发明提出了一种可用于电解的甲醛吸收液，该甲醛吸收液为水溶液，包括铵离子、亚硫酸根离子、导电离子。
优选地，所述导电离子包括金属阳离子，所述金属阳离子包括锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铯离子中的一种或多种。
优选地，所述导电离子包括易电离阴离子，所述易电离阴离子包括硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子中的一种或多种。
优选地，所述铵离子、亚硫酸根离子、导电离子、水的质量比例范围在4.24:5.74:20.02:100～8.48:5.89:35.62:100之间。
优选地，还包括植物提取液。
优选地，所述植物提取液包括核酸提取液。
优选地，所述甲醛吸收液的pH值在6～9之间。
优选地，还包括氨基活性物，所述氨基活性物的添加量为甲醛吸收液质量的1％～5％。
优选地，所述氨基活性物包括壳聚糖、氨基多元醇中的一种或多种。
优选地，还包括丁醇，丁醇的添加量为甲醛吸收液质量的0.02％～0.05％。
本发明还提出了一种甲醛吸收液的配制方法，包括：
往水中加入铵盐，搅拌溶解；
加入亚硫酸盐，搅拌溶解，并静置；
加入植物提取液，搅匀，控制pH在6～9；
加入氨基活性物，充分搅匀；
加入丁醇，获得甲醛吸收液。
本发明提出的可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法，该甲醛吸收液的饱和吸收量，相较于一般溶剂吸收法有明显的提高，甲醛的饱和吸收量≥30kg/t，甲醛的吸收率≥90％。该甲醛吸收液在吸附饱和之后，能通过电解氧化的方式再生，甲醛经一系列反应后变成无害的二氧化碳和水，而吸收液内的铵离子等介质相当于催化剂，反复参与甲醛的吸收，循环使用。该甲醛吸收液成本低廉，可配合相应的催化净化设备，处理空气中的甲醛分子。
附图说明
图1为左气室与右气室的甲醛浓度变化趋势图；
图2为经过处理后的左气室甲醛浓度与未经处理的右气室甲醛浓度的对比图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出一种可用于电解的甲醛吸收液，该甲醛吸收液为水溶液，包括铵离子、亚硫酸根离子、导电离子。
本发明实施例中的导电离子是指，除了铵离子、亚硫酸根离子以外，容易在水溶液中电离的离子。导电离子既包括容易导电的阳离子，也包括容易电离的阴离子。阳离子可以是金属阳离子，诸如锂离子、钠离子、钾离子、铷离子或铯离子。在实际应用中，一般考虑在水溶液中稳定，不容易产生沉淀的阳离子。阴离子可以是易电离阴离子，诸如硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子。由于在实际应用中，酸性过大或碱性过大都容易产生对电极产生腐蚀作用，故甲醛吸收液的pH值一般控制在6～9之间。
在甲醛吸收液的实际配制过程中，可通过在水中加入铵盐，在水溶液中形成铵离子。此类的铵盐可以是硫酸铵、氯化铵、亚硫酸铵等。由于铵离子在水中容易水解，在本实施例中，铵离子不仅包括完全电离的NH4 +，也包括由NH4 +形成的水合物、游离态氨分子等。铵离子对甲醛有一定的捕捉作用，当甲醛导入吸收液中，可以固定一定量的甲醛，增加甲醛的吸收率。铵离子与甲醛之间发生作用的化学反应式如下：
6HCHO+4NH4 +＝(CH2)6N4H++6H2O+3H+
同样的，在甲醛吸收液的实际配制过程中，可通过在水中加入亚硫酸盐，在水溶液中形成亚硫酸根离子。此类的亚硫酸盐可以是亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、亚硫酸钾等。由于亚硫酸根离子在水中容易水解，在本实施例中，亚硫酸根离子不仅包括完全电离的SO3 2-，也包括由SO3 2-水解而形成的系列化合物。亚硫酸根离子与甲醛之间发生作用的化学反应式如下：
HCHO+SO3 2-+H2O＝H2C(OH)SO3 -+OH-
经一系列的电解氧化反应，甲醛在甲醛吸收液中被氧化为甲酸。而被净化的空气是以曝气的方式进行的，加入非常容易被空气中的氧气所氧化，发生如下变化：
2HCOOH+O2＝2H2O+2CO2
转化后的产物为二氧化碳和水，不会对环境产生危害。
经多次试验验证，上述铵离子、亚硫酸根离子、导电离子、水的质量比例范围在4.24:5.74:20.02:100～8.48:5.89:35.62:100之间时，对甲醛的吸附作用最佳。
在一实施例中，吸收液加入的物质分别为100g水，30g铵盐，10g碱金属盐。上述铵盐可以是硫酸铵，也可以是硝酸铵，或者两者的混合物。如，采用硫酸铵与硝酸铵的组合，两者之间的质量比例可取1:1～1:3之间。碱金属盐可采用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和硝酸钾的组合，它们之间的质量配比可取5:2:1到3:2:1之间。配置好溶液后，铵盐在水中电离出铵离子及导电离子中的部分阴离子，碱金属盐在水中电离出亚硫酸根离子、导电离子中的另一部分阴离子。在此处，电离出的亚硫酸氢根离子也按亚硫酸根离子的质量进行计算。
可选的，还包括核酸提取液等植物提取液，与甲醛相互作用，改变甲醛的分子结构和化学性质，使导入液体中的甲醛很快被吸收，增加吸收效率。甲醛属于缺电子的路易斯酸，容易与多电子的路易斯碱作用。
同样的，还可包括壳聚糖、氨基多元醇等氨基活性物，所述氨基活性物的添加量为甲醛吸收液质量的1％～5％。
可选的，还包括丁醇，丁醇的添加量为甲醛吸收液质量的0.02％～0.05％。丁醇在甲醛吸收液中作为助剂使用，提高甲醛的吸附效果。
本发明实施例还提出了一种甲醛吸收液的配制方法，包括：
往水中加入铵盐，搅拌溶解；
加入亚硫酸盐，搅拌溶解，并静置；
加入植物提取液，搅匀，控制pH在6～9；
加入氨基活性物，充分搅匀；
加入丁醇，获得甲醛吸收液。
在一实施例中，将水倒入搅拌缸中，向其中加入铵盐，充分搅拌，搅拌速率为600转/分-800转/分，搅拌5到10分钟；
继续加入亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，充分搅拌，然后静置一段时间，使溶液中的溶质充分混合；
继续加入植物提取液，慢速搅拌，控制pH在6～9；
继续加入氨基活性物，慢速搅拌至充分混合；
最后加入丁醇助剂，得到成品甲醛吸收液。
本实施例中的甲醛吸收液配制方法，各成分的添加量可参照上一实施例中甲醛吸收液的具体内容。
将吸收液放入实验仓内进行试验。实验仓体分为左右两个气室，两个气室形状和结构大小一致，具有相同的环境。左气室与右气室互不连通，各自有独立的仓门。当仓门关闭时，气室处于密闭状态。往两个气室放入甲醛释放物，测量气室内的甲醛浓度，每隔10分钟记录一次数据。图1为左气室与右气室的甲醛浓度变化趋势图。其中1为左气室，2为右气室。左气室内用气泵将实验仓内的甲醛气体导入吸收液中，进行电解除甲醛。吸收液300mL，甲醛的最高吸附浓度为50mg/L，曝气量为30L/min。图2为经过处理后的左气室甲醛浓度与未经处理的右气室甲醛浓度的对比图。由图2可以明显看到，左气室甲醛浓度维持在初始的0.6mg/m3，右气室经过70min后，甲醛浓度由0.6mg/m3上升到3.45mg/m3，可见甲醛吸收液的吸收效果显著。
本发明提出的可用于电解的甲醛吸收液及其配制方法，该甲醛吸收液的饱和吸收量，相较于一般溶剂吸收法有明显的提高，甲醛的饱和吸收量≥30kg/t，甲醛的吸收率≥90％。该甲醛吸收液在吸附饱和之后，能通过电解氧化的方式再生，甲醛经一系列反应后变成无害的二氧化碳和水，而吸收液内的铵离子等介质相当于催化剂，反复参与甲醛的吸收，循环使用。该甲醛吸收液成本低廉，可配合相应的催化净化设备，处理空气中的甲醛分子。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，该甲醛吸收液为水溶液，包括铵离子、亚硫酸根离子、导电离子。
2.根据权利要求1所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，所述导电离子包括金属阳离子，所述金属阳离子包括锂离子、钠离子、钾离子、铷离子、铯离子中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，所述导电离子包括易电离阴离子，所述易电离阴离子包括硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，所述铵离子、亚硫酸根离子、导电离子、水的质量比例范围在4.24:5.74:20.02：100～8.48:5.89:35.62:100之间。
5.根据权利要求1所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，还包括植物提取液，所述植物提取液包括核酸提取液。
6.根据权利要求5所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，所述甲醛吸收液的pH值在6～9之间。
7.根据权利要求1所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，还包括氨基活性物，所述氨基活性物的添加量为甲醛吸收液质量的1％～5％。
8.根据权利要求7所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，所述氨基活性物包括壳聚糖、氨基多元醇中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的可用于电解的甲醛吸收液，其特征在于，还包括丁醇，丁醇的添加量为甲醛吸收液质量的0.02％～0.05％。
10.一种甲醛吸收液的配制方法，其特征在于，包括：
往水中加入铵盐，搅拌溶解；
加入亚硫酸盐，搅拌溶解，并静置；
加入植物提取液，搅匀，控制pH在6～9；
加入氨基活性物，充分搅匀；
加入丁醇，获得甲醛吸收液。
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