CN108855121B - 一种镍基催化空气净化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍基催化空气净化剂的制备方法，由高锰酸钾、醋酸锰、钛酸正丁酯、蒙脱石粉末、稻壳、偏铝酸钠、硝酸镍等原料制成，本发明采用蒙脱石粉末经改性获得较强的物理吸附性能以及稳定的空间结构，能够更为有效的吸附空气中的有害物质，同时与强氧化浸渍液吸附，得到优秀的氧化杀菌功能，在此基础上通过氢氧化钙和氢氧化铝制备钙铝石，与镍基催化剂进行复配，利用其中自由氧结构提高镍基催化剂的抗积碳性，增强催化性能，由此得到的空气净化剂兼具镍基优良的催化性能和蒙脱石的高吸附性，达到去除空气中有机物、悬浮颗粒、细菌等多种污染物的目的，同时处理速度快、无环境污染，符合人们对于当前空气净化的需求。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种镍基催化空气净化剂的制备方法。
背景技术
随着我国化工企业、汽车行业等的不断发展，其对空气的污染也愈发严重，大量的有机污染物被排放到大气中，同时随着室内装修的加剧，使用的油漆、家具中多种化学物质的排放，也令室内空气中充斥了颗粒物、甲醛、挥发性有机物、过敏源等各类污染物。空气质量的恶化已经严重影响了人们的日常生活，为了营造一个洁净环保的生活工作和居住环境，空气净化技术得到了人们的高度关注，为此市面上出现了大量关于空气净化的产品。
现有技术中，最常用的空气净化剂比如遮盖型除味产品，利用芳香烃的香味遮盖空气中的各种异味，事实上并没有将空气中的有害物质清除；吸附型空气净化剂的核心材料是活性炭吸附剂，其吸附能力一般，弃置后污染环境，从而净化效果有限；氧化型产品一般是利用氧化剂氧化有机物或者菌类达到净化空气的目的，但净化效果单一，且可能带来二次污染。
镍基催化剂具有优良的苯系等有机污染的催化裂解性能，将其插入到空气净化剂制备中，能在净化剂中增加有机催化裂解表面活性中心数量，提高污染物中碳氢键断裂速率，实现污染物的降解，但由于单金属镍基催化剂容易积碳导致失活，因此需要寻求良好的复配材料和载体使催化剂具备抗积碳及硫化氢的能力，从而增强催化剂使用性能。
钙铝石材料由于其本身具有特殊的自由氧结构，可与有机物裂解生成的积碳反应生成一氧化碳，因此与镍基催化剂复配能有效提高稳定性。水稻是典型的硅酸植物，其遗传特性决定了其选择吸收和富集硅较多，经炭化改性处理后具有极强的吸附性和较大的吸附容量。基于此，将钙铝石材料和炭化改性处理的水稻与镍基催化剂复配，再应用于空气净化剂的制备中，可有效扩展净化剂性能，满足人们的需求，具有较好的使用前景。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种镍基催化空气净化剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种镍基催化空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高锰酸钾和氢氧化钠配制为混合水溶液，再以固液比（1.2-1.5）：（80-100）g/mL向其中加入醋酸锰，混合搅拌2-3小时，得浸渍液备用；
（2）将钛酸正丁酯、盐酸、乙醇和水按质量比（1-2）：（4-5）：（8-10）：（5-6）混合后升温至65-80℃，搅拌8-10小时，再向混合液中加入蒙脱石粉末，继续搅拌4-6小时，之后离心得到胶体溶液，在80-120℃下干燥并粉碎过60-70目筛，备用；
（3）将稻壳用水洗净后晒干，粉碎过60-80目筛，送入煅烧炉内，升温至600-650℃，有氧煅烧4-5小时，冷却至室温后与偏铝酸钠混合，加入到8-10倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中，在25-30℃水浴下搅拌90-120分钟，之后将混合液装入水热反应釜内，密封后置于烘箱中在120-130℃下晶化10-12小时，完成后移出混合液，并用水冲洗至pH在9以下，抽滤烘干，磨细过80-100目筛备用；
（4）将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比（5-6）：7共同投入球磨机中，在300-400转/分下研磨4-5小时，之后在马弗炉中，于700-800℃下煅烧3-4小时，磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比（3-4）：1：（10-11）混合后加入到15-20倍质量的水中，搅拌至固液充分混合，再将其置于105-110℃干燥箱中干燥，干燥后送入马弗炉中于800-1000℃下煅烧4-6小时，得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用；
（5）将步骤2所得粉末以及步骤4所得催化剂按质量比（6-8）：（2-3）混合后投入步骤1所得浸渍液中，搅拌30-50分钟后过滤去除浸渍液，干燥后即得本发明净化剂。
所述步骤1中混合水溶液中高锰酸钾浓度为0.01-0.025g/ml，氢氧化钠浓度为0.02-0.04g/mL。
所述步骤2中蒙脱石粉末的加入量为混合液质量的5-10%。
所述步骤3中偏铝酸钠用量为稻壳质量的20-25%。
所述步骤4中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行。
所述步骤5中干燥时将产物置于干燥箱中，在150-180℃下加热3-4小时。
本发明的优点是：
本发明采用蒙脱石粉末经改性获得较强的物理吸附性能以及稳定的空间结构，能够更为有效的吸附空气中的有害物质，同时与强氧化浸渍液吸附，得到优秀的氧化杀菌功能，在此基础上通过氢氧化钙和氢氧化铝制备钙铝石，与镍基催化剂进行复配，利用其中自由氧结构提高镍基催化剂的抗积碳性，增强催化性能，再加以稻壳的多步处理，作为负载物为镍/钙铝石催化剂提供搭载位点，可以提高镍基催化剂结合的稳定性，提高复合材料强度，并增加有机催化裂解表面活性中心数量，由此得到的空气净化剂兼具镍基优良的催化性能和蒙脱石的高吸附性，达到去除空气中有机物、悬浮颗粒、细菌等多种污染物的目的，同时处理速度快、无环境污染，符合人们对于当前空气净化的需求。
具体实施方式
一种镍基催化空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高锰酸钾和氢氧化钠配制为浓度为0.01g/ml和0.02g/mL的混合水溶液，再以固液比1.5：100g/mL向其中加入醋酸锰，混合搅拌2小时，得浸渍液备用；
（2）将钛酸正丁酯、盐酸、乙醇和水按质量比2：4：9：5混合后升温至65℃，搅拌8小时，再向混合液中加入蒙脱石粉末，加入量为混合液质量的7%，继续搅拌4小时，之后离心得到胶体溶液，在80℃下干燥并粉碎过60目筛，备用；
（3）将稻壳用水洗净后晒干，粉碎过60目筛，送入煅烧炉内，升温至600℃，有氧煅烧4小时，冷却至室温后与稻壳质量25%的偏铝酸钠混合，加入到8倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中，在25℃水浴下搅拌90分钟，之后将混合液装入水热反应釜内，密封后置于烘箱中在120℃下晶化10小时，完成后移出混合液，并用水冲洗至pH在9以下，抽滤烘干，磨细过80目筛备用；
（4）将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比6：7共同投入球磨机中，在300转/分下研磨4小时，之后在马弗炉中，于700℃下煅烧3小时，磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比3：1：11混合后加入到15倍质量的水中，搅拌至固液充分混合，再将其置于105℃干燥箱中干燥，干燥后送入马弗炉中于800℃下煅烧4小时，其中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行，得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用；
（5）将步骤2所得粉末以及步骤4所得催化剂按质量比7：3混合后投入步骤1所得浸渍液中，搅拌30分钟后过滤去除浸渍液，置于干燥箱中，在160℃下加热3小时，即得本发明净化剂。
Claims (6)
1.一种镍基催化空气净化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将高锰酸钾和氢氧化钠配制为混合水溶液，再以固液比（1.2-1.5）：（80-100）g/mL向其中加入醋酸锰，混合搅拌2-3小时，得浸渍液备用；
（2）将钛酸正丁酯、盐酸、乙醇和水按质量比（1-2）：（4-5）：（8-10）：（5-6）混合后升温至65-80℃，搅拌8-10小时，再向混合液中加入蒙脱石粉末，继续搅拌4-6小时，之后离心得到胶体溶液，在80-120℃下干燥并粉碎过60-70目筛，备用；
（3）将稻壳用水洗净后晒干，粉碎过60-80目筛，送入煅烧炉内，升温至600-650℃，有氧煅烧4-5小时，冷却至室温后与偏铝酸钠混合，加入到8-10倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中，在25-30℃水浴下搅拌90-120分钟，之后将混合液装入水热反应釜内，密封后置于烘箱中在120-130℃下晶化10-12小时，完成后移出混合液，并用水冲洗至pH在9以下，抽滤烘干，磨细过80-100目筛备用；（4）将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比（5-6）：7共同投入球磨机中，在300-400转/分下研磨4-5小时，之后在马弗炉中，于700-800℃下煅烧3-4小时，磨细后与硝酸镍、步骤3所得产 物按质量比（3-4）：1：（10-11）混合后加入到15-20倍质量的水中，搅拌至固液充分混合，再 将其置于105-110℃干燥箱中干燥，干燥后送入马弗炉中于800-1000℃下煅烧4-6小时，得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用；
（5）将步骤2所得粉末以及步骤4所得催化剂按质量比（6-8）：（2-3）混合后投入步骤1所得浸渍液中，搅拌30-50分钟后过滤去除浸渍液，干燥后即得所述的镍基催化空气净化剂。
2. 根据权利要求1所述的镍基催化空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中混合水溶液中高锰酸钾浓度为0.01-0.025g/ml，氢氧化钠浓度为0.02-0.04g/mL。
3.根据权利要求1所述的镍基催化空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中蒙脱石粉末的加入量为混合液质量的5-10%。
4.根据权利要求1所述的镍基催化空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中偏铝酸钠用量为稻壳质量的20-25%。
5.根据权利要求1所述的镍基催化空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行。
6.根据权利要求1所述的镍基催化空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤5中干燥时将产物置于干燥箱中，在150-180℃下加热3-4小时。
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