CN108160035A - 空气净化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气净化材料，具体涉及一种空气净化剂及其制备方法。所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：花生壳活性炭80～100份；沸石10～15份；贝壳粉20～30份；改性纳米海泡石粉5～10份；改性蒙脱土10～15份；改性凹凸棒粘土5～10份；所述的改性纳米海泡石粉的制备方法如下：a、将海泡石和水混合后加入高压反应釜内，在180～200℃下搅拌3～5小时，分离，然后晾干；b、将晾干后的海泡石采用10～20％的盐酸溶液浸泡8～10小时，分离，干燥，研磨成纳米粉末。本发明能够有效吸附空气中的挥发性有机物，改善空气质量，降低被污染空气对人体造成的伤害。

Description

空气净化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种空气净化材料，具体涉及一种空气净化剂及其制备方法。
背景技术
2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省(区、市)，在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1％的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2014年1月4日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。
室内装修污染指因装修行为对室内环境所产生的污染。它是随着人们生活水平的提高，对室内空间进行装修过程中出现的一种新的环境污染。主要是由于人们在室内装修过程中采用不合格装修材料以及不合理的设计造成的。室内挥发性有机物可刺激皮肤、粘膜以及神经系统，产生一系列的过敏症状和免疫力低下问题。严重时，会产生致突变、致畸、致癌性。
尤其是近几年，关于白血病低龄化等报道越来越多，这与空气质量密切相关。因此，开发一种空气净化材料，称为亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种空气净化剂，能够有效吸附空气中的挥发性有机物，改善空气质量，降低被污染空气对人体造成的伤害。
本发明所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
所述的改性纳米海泡石粉的制备方法如下：
a、将海泡石和水混合后加入高压反应釜内，在180～200℃下搅拌3～5小时，分离，然后晾干；
b、将晾干后的海泡石采用10～20％的盐酸溶液浸泡8～10小时，分离，干燥，研磨成纳米粉末。
步骤a中所述的搅拌转速为500～800转/分钟。在该搅拌速度下，对海泡石纤维束的解离作用大于断裂作用，纤维束在水热作用下先解离成细长纤维，然后断裂开，浆液中极细离子比较少，易于后续分离。
经水热改性后再进行酸改性，大大降低了酸改性的时间。首先采用水热改性，然后再用酸进行改性，两种改性方式结合，改性效果好，吸附挥发性有机物的能力大大增强。
优选地，所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
所述的花生壳活性炭由花生壳经预处理、碳化和活化制成，所述的花生壳活性炭的孔径为20～30纳米，比表面积为500～800m2/g。
所述的花生壳活性炭的制备方法如下：首先，采用200～250℃饱和水蒸气对花生壳热处理2～3小时；然后以每分钟10～15℃的速度加热至500～650℃，降温冷却，破碎过筛，颗粒直径控制在1～3mm；再以每分钟3～5℃的速度加热至750～780℃，通入等温过热蒸汽，密封保存36-48小时，然后冷却，得到成品。
由于花生壳有机质含量丰富，需要特殊的活化处理，以降低有机质含量，采用200～250℃饱和水蒸气对花生壳热处理2～3小时这种特定的水热处理方法，可去除花生壳中的有机质，同时可以改变花生壳中木质素、纤维素及半纤维素的相对含量，改善花生壳的结构，增加活性炭的产量。
通入等温过热蒸汽，密封保存36～48小时，稳定了花生壳内部结构，使花生壳中碳原子的排列更加整齐，得到的活性炭孔径小且密。
所述的改性蒙脱土的制备方法如下：采用焙烧的方式对蒙脱土进行热处理改性，焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为2～8h。
蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。具有独特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性，从而赋予蒙脱土诸多改性的可能和应用领域的扩大。经改性的蒙脱土具有很强的吸附能力，良好的分散性能。
所述的改性凹凸棒粘土的制备方法如下：采用焙烧的方式对蒙脱土进行热处理改性，焙烧温度为600～800℃，焙烧时间为3～5h。
凹凸棒石晶体结构属2:1型粘土矿物，硅氧四面体夹1层镁铝氧八面体，属层链状结构，四面体条带间形成的与链平行的通道被水分子填充，在加热时能脱除晶体结构中不同状态水，内部结构变得疏松多孔，从而增加比表面积，增强吸附力。
本发明所述的空气净化剂的制备方法，步骤如下：
(1)贝壳粉制备：
将贝壳放入浓度为15～25％的乙酸溶液中浸泡4～5小时后，取出水洗，再于400～500℃下煅烧5～6小时，研磨成粉末，过100～200目筛后，得贝壳粉；
(2)将花生壳活性炭、沸石、贝壳粉、改性纳米海泡石粉、改性蒙脱土和改性凹凸棒粘土加水混合均匀后，在制粒机中造粒，得颗粒；
(3)将颗粒以每分钟8～10℃的速度升温至600～650℃，然后隔绝氧气降温冷却，得空气净化剂产品。
步骤(3)中所述的降温冷却采用分阶段降温，首先，以每分钟5～10℃的速度降温至500～530℃，然后再以每分钟15～20℃的速度降至室温。
综上所述，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用花生壳活性炭为主要吸附材料，加入改性纳米海泡石粉、改性蒙脱土和改性凹凸棒粘土增加了吸附能力，所述的改性纳米海泡石粉依次经过水热改性和酸改性，增强了吸附性能，尤其是对挥发性有机物有极强的吸附作用。
(2)本发明采用的花生壳活性炭首先经水热处理，改善了花生壳的结构，增加了活性炭的产量。通入等温过热蒸汽，密封保存36～48小时，稳定了花生壳内部结构，使花生壳中碳原子的排列更加整齐，得到的活性炭孔径小且密，吸附能力好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例中采用的改性纳米海泡石粉的制备方法如下：
a、将海泡石和水混合后加入高压反应釜内，在190±10℃下搅拌4小时，分离，然后晾干；所述的搅拌转速为600转/分钟。
b、将晾干后的海泡石采用15％的盐酸溶液浸泡10小时，分离，干燥，研磨成纳米粉末。
实施例中采用的花生壳活性炭的制备方法如下：首先，采用230℃饱和水蒸气对花生壳热处理2.5小时；然后以每分钟15℃的速度加热至600℃，降温冷却，破碎过筛，颗粒直径控制在1～3mm；再以每分钟5℃的速度加热至750℃，通入等温过热蒸汽，密封保存40小时，然后冷却，得到成品。
所得花生壳活性炭的孔径为20～30纳米，比表面积为500～800m2/g
实施例中采用的改性蒙脱土的制备方法如下：采用焙烧的方式对蒙脱土进行热处理改性，焙烧温度为500℃，焙烧时间为6h。
实施例中采用的改性凹凸棒粘土的制备方法如下：采用焙烧的方式对蒙脱土进行热处理改性，焙烧温度为600℃，焙烧时间为5h。
实施例1
所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
其制备方法如下：
(1)贝壳粉制备：
将贝壳放入浓度为20％的乙酸溶液中浸泡4小时后，取出水洗，再于500℃下煅烧5小时，研磨成粉末，过150目筛后，得贝壳粉；
(2)将花生壳活性炭、沸石、贝壳粉、改性纳米海泡石粉、改性蒙脱土和改性凹凸棒粘土加水混合均匀后，在制粒机中造粒，得颗粒；
(3)将颗粒以每分钟9℃的速度升温至620℃，然后隔绝氧气降温冷却，得空气净化剂产品。
步骤(3)中所述的降温冷却采用分阶段降温，首先，以每分钟8℃的速度降温至520℃，然后再以每分钟18℃的速度降至室温。
实施例2
所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
其制备方法如下：
(1)贝壳粉制备：
将贝壳放入浓度为15％的乙酸溶液中浸泡5小时后，取出水洗，再于400℃下煅烧6小时，研磨成粉末，过100目筛后，得贝壳粉；
(2)将花生壳活性炭、沸石、贝壳粉、改性纳米海泡石粉、改性蒙脱土和改性凹凸棒粘土加水混合均匀后，在制粒机中造粒，得颗粒；
(3)将颗粒以每分钟10℃的速度升温至650℃，然后隔绝氧气降温冷却，得空气净化剂产品。
步骤(3)中所述的降温冷却采用分阶段降温，首先，以每分钟5℃的速度降温至500℃，然后再以每分钟20℃的速度降至室温。
实施例3
所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
其制备方法如下：
(1)贝壳粉制备：
将贝壳放入浓度为25％的乙酸溶液中浸泡4小时后，取出水洗，再于500℃下煅烧5小时，研磨成粉末，过200目筛后，得贝壳粉；
(2)将花生壳活性炭、沸石、贝壳粉、改性纳米海泡石粉、改性蒙脱土和改性凹凸棒粘土加水混合均匀后，在制粒机中造粒，得颗粒；
(3)将颗粒以每分钟8℃的速度升温至600℃，然后隔绝氧气降温冷却，得空气净化剂产品。
步骤(3)中所述的降温冷却采用分阶段降温，首先，以每分钟10℃的速度降温至530℃，然后再以每分钟15℃的速度降至室温。
对比例1
所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
采用的纳米海泡石粉未经改性，直接研磨成与实施例1中采用的改性纳米海泡石粉相同规格的纳米粉末。
其制备方法同实施例1。
对比例2
所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
所述的改性纳米海泡石粉制备方法如下：将海泡石和水混合后加入高压反应釜内，在190±10℃下搅拌4小时，分离，然后晾干，研磨成纳米粉末(与实施例1中采用的改性纳米海泡石粉相同规格)；所述的搅拌转速为600转/分钟。
其制备方法同实施例1。
对比例3
所述的空气净化剂，由如下重量份数的原料制成：
所述的改性纳米海泡石粉制备方法如下：
将的海泡石采用15％的盐酸溶液浸泡10小时，分离，干燥，研磨成纳米粉末(与实施例1中采用的改性纳米海泡石粉相同规格)。
其制备方法同实施例1。
取本发明实施例1与对比例1-3制备的空气净化剂进行试验，试验方法如下：
1)吸附甲醛试验
在一空房间(20平方米)中喷洒甲醛至含量为0.5mg/m3；放入实施例1吸附剂，分别记载12、24、36、48、60、72小时后甲醛的含量；试验结果见表1。
表1试验结果
使用量 12 24 36 48 60 72
200g 0.40 0.30 0.22 0.17 0.13 0.11
400g 0.30 0.24 0.19 0.15 0.12 0.10
600g 0.25 0.20 0.16 0.13 0.10 0.08
在同一房间中喷洒甲醛至含量为0.5mg/m3；放入600g对比例1吸附剂，分别记载12、72小时后甲醛的含量。12小时含量为0.45mg/m3；72小时含量为0.35mg/m3。
在同一房间中喷洒甲醛至含量为0.5mg/m3；放入600g对比例2吸附剂，分别记载12、72小时后甲醛的含量；12小时含量为0.43mg/m3；72小时含量为0.28mg/m3。
在同一房间中喷洒甲醛至含量为0.5mg/m3；放入600g对比例3吸附剂，分别记载12、72小时后甲醛的含量；12小时含量为0.42mg/m3；72小时含量为0.25mg/m3。
从以上结果可以看出，本申请采用的改性纳米海泡石粉依次经过水热改性和酸改性，能够显著增强吸附剂对甲醛的吸附能力。
2)吸附甲苯试验
在一空房间(20平方米)中喷洒甲苯至含量为0.5mg/m3；放入实施例1吸附剂，分别记载12、24、36、48、60、72小时后甲苯的含量；试验结果见表2。
表2试验结果
使用量 12 24 36 48 60 72
200g 0.41 0.32 0.23 0.19 0.15 0.12
400g 0.32 0.25 0.18 0.17 0.14 0.11
600g 0.27 0.21 0.15 0.14 0.12 0.09
在同一房间中喷洒甲苯至含量为0.5mg/m3；放入600g对比例1吸附剂，分别记载12、72小时后甲苯的含量。12小时含量为0.42mg/m3；72小时含量为0.36mg/m3。
在同一房间中喷洒甲苯至含量为0.5mg/m3；放入600g对比例2吸附剂，分别记载12、72小时后甲苯的含量；12小时含量为0.38mg/m3；72小时含量为0.25mg/m3。
在同一房间中喷洒甲苯至含量为0.5mg/m3；放入600g对比例3吸附剂，分别记载12、72小时后甲苯的含量；12小时含量为0.35mg/m3；72小时含量为0.22mg/m3。

Claims (8)

1.一种空气净化剂，其特征在于：由如下重量份数的原料制成：
所述的改性纳米海泡石粉的制备方法如下：
a、将海泡石和水混合后加入高压反应釜内，在180～200℃下搅拌3～5小时，分离，然后晾干；
b、将晾干后的海泡石采用10～20％的盐酸溶液浸泡8～10小时，分离，干燥，研磨成纳米粉末。
2.根据权利要求1所述的空气净化剂，其特征在于：步骤a中所述的搅拌转速为500～800转/分钟。
3.根据权利要求1所述的空气净化剂，其特征在于：所述的花生壳活性炭由花生壳经预处理、碳化和活化制成，所述的花生壳活性炭的孔径为20～30纳米，比表面积为500～800m2/g。
4.根据权利要求3所述的空气净化剂，其特征在于：所述的花生壳活性炭的制备方法如下：首先，采用200～250℃饱和水蒸气对花生壳热处理2～3小时；然后以每分钟10～15℃的速度加热至500～650℃，降温冷却，破碎过筛，颗粒直径控制在1～3mm；再以每分钟3～5℃的速度加热至750～780℃，通入等温过热蒸汽，密封保存36～48小时，然后冷却，得到成品。
5.根据权利要求1所述的空气净化剂，其特征在于：所述的改性蒙脱土的制备方法如下：采用焙烧的方式对蒙脱土进行热处理改性，焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为2～8h。
6.根据权利要求1所述的空气净化剂，其特征在于：所述的改性凹凸棒粘土的制备方法如下：采用焙烧的方式对蒙脱土进行热处理改性，焙烧温度为600～800℃，焙烧时间为3～5h。
7.一种权利要求1～6任一所述的空气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：
(1)贝壳粉制备：
将贝壳放入浓度为15～25％的乙酸溶液中浸泡4～5小时后，取出水洗，再于400～500℃下煅烧5～6小时，研磨成粉末，过100～200目筛后，得贝壳粉；
(2)将花生壳活性炭、沸石、贝壳粉、改性纳米海泡石粉、改性蒙脱土和改性凹凸棒粘土加水混合均匀后，在制粒机中造粒，得颗粒；
(3)将颗粒以每分钟8～10℃的速度升温至600～650℃，然后隔绝氧气降温冷却，得空气净化剂产品。
8.根据权利要求7所述的空气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的降温冷却采用分阶段降温，首先，以每分钟5～10℃的速度降温至500～530℃，然后再以每分钟15～20℃的速度降至室温。
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