CN108863431A - 一种去除冰箱异味泡沫陶及制备方法 - Google Patents

一种去除冰箱异味泡沫陶及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种去除冰箱异味泡沫陶的坯料的原料质量百分比组分为：粘土质粉砂岩75～84.5%、煤矸石15～24.5%、添加剂0.4～0.7%，其孔径在0.1～100nm之间，吸水率在15～20wt%之间。本发明具有强度高，除冰箱异味效果好的优点。

Description

一种去除冰箱异味泡沫陶及制备方法
技术领域
本发明属于功能陶瓷领域，特别涉及一种能够吸附清除冰箱中异味的泡沫陶及其制备方法。
背景技术
冰箱在我们的生活中很常见，它的使用频率也很高，特别是夏天，每餐吃完的饭菜都会放在冰箱里，冰箱长时间储存食品会产生严重的异味，不利于食物的贮藏和保鲜。据报道，冰箱冷藏室、微冻室、冷冻室异味成份共41种，硫化物、芬芳烃、烯烃及醇类为冰箱主要异味成份，如不及时去除，可能产生大量的细菌，将会对人的健康造成危害。
泡沫陶是一种多孔陶产品。它是采用聚氨脂泡沫塑料为载体，浸渍陶瓷料浆的成型工艺，经过干燥、烧结、制成具有泡沫状，三维多孔结构的陶瓷制品。泡沫陶有两种吸附孔道，一种是不完全烧结留下的颗粒与颗粒间的毛细孔，另一种是聚氨脂泡沫塑料高温燃烧挥发留下的三维立体连通毛细孔道，两种孔道互相连通，孔经在0.1～100nm之间。泡沫陶的吸附毛细孔比表面积大，吸附能力强，是一种能有效去除冰箱异味的理想材料。
公开号为 CN 104998289 A 公开了“冰箱除臭材料及其制备方法”公开了将硫酸锰、高锰酸钾、含铜前驱体、含镁前驱体配置成溶液，混合反应后加入分子筛进行浸渍，浸渍后将分子筛烘干煅烧，将活性炭和煅烧完成后的分子筛一起挤出成型得到冰箱除臭材料。该法制备的除臭材料由于是挤出成型工艺，所以材料的形状易受模具的限制，不便于安装更换等，而且，该材料煅烧温度（300-400℃）较低，可能会造成制品强度不高、掉渣等问题。
发明内容
本发明是一种强度高，除冰箱异味效果好的去除冰箱异味泡沫陶及制备方法。
本发明是使用含铁质较多的粘土质粉砂岩，配以少量含铁质较多的煤矸石，通过有机前驱体浸渍成型，再经低温素烧和高温烧制，能够吸附冰箱中异味的泡沫陶的制备方法。
本发明一种去除冰箱异味泡沫陶，其坯料的原料质量百分比组分为：粘土质粉砂岩75～84.5%、煤矸石15～24.5%、添加剂0.4～0.7%，其孔径在0.1～100nm之间，吸水率在15～20wt%之间。
如上所述的添加剂为羧甲基纤维素。
如上所述的粘土质粉砂岩的化学组成中各物质质量百分比为：
SiO2：59.85-64.12，Al2O3：18.97-21.22，Fe2O3：7.88-9.27，TiO2：0.01-1.05，CaO：0.95-2.11，MgO：0.07-1.15，K2O：0.02-0.56，Na2O：0.01-0.33，烧失：4.89-8.1。
如上所述的煤矸石化学组成中各物质质量百分比为：
SiO2：48.77-52.31，Al2O3：19.89-22.13，Fe2O3：5.89-8.22，TiO2：0.88-2.11，CaO：0.89-2.03，MgO：0.1-1.02，K2O：0.44-1.24，Na2O：0.04-0.28，烧失：13.85-18.1。
本发明一种去除冰箱异味泡沫陶的制备方法，包括如下步骤：
（1）泥浆制备：按粘土质粉砂岩、煤矸石、添加剂组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1:(1.5～2):(0.7～1.2)，球磨时间22-26小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm，加水或蒸发水分调制成两种波美比重分别为2.0～2.6和1.6～1.8的泥浆；
（2）有机前驱体浸渍成型：选用厚度为20-30mm的聚氨脂泡沫塑料前驱体作为载体，先将载体浸入浓度为10～20wt%的NaoH溶液中，在40～60℃下浸泡4～6小时进行预处理，充分清洗干净后晾干，得到预处理载体，将预处理载体放到波美比重为2.0～2.6的泥浆中充分浸渍，将载体内注满泥浆，反复挤压出过剩泥浆，在室温下干燥10-14小时，得到坯体，再用波美比重为1.6～1.8的泥浆对坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥0.8-1.5小时；
（3）素烧：步骤(2)干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为600-650℃，素烧升温程序为：
室温至100℃是自由升温，100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.6-1.8℃/分钟；
350℃至400℃，升温速度0.6-0.7℃/分钟，400℃时保温3小时；
400℃至600～650℃，升温速度1.6-1.8℃/分钟；
素烧时加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2及时排出；
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却，再浸入波美比重为1.6～1.8的泥浆中，反复浸4～5次，干燥，得到干燥坯体；
（5）烧结：步骤(4)干燥坯体在梭式窑中烧结，以升温速度2.5-3℃/分钟，升温到烧结温度900～960℃，并保温1小时；
（6）以冷却速度为3-3.5℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明利用泡沫陶的多孔结构和较高的吸水率，增大泡沫陶的比表面积，通过毛细孔的吸附性可以有效去除冰箱的异味，对彻底净化冰箱内空气有很大的帮助作用。
2、本发明提供的泡沫陶瓷经高温烧制排去了有机成分，泡沫结构大大增加了材料的比表面积，使其与外界接触更充分，吸附效率更高，去除异味更彻底。本发明材料经900℃以上高温烧制，可避免掉渣，泡沫淘强度为：12.48-14.75MPa。性能稳定，无毒无味，安全可靠，安装方便，是一种很好的冰箱去异味材料。
3、本发明采用聚氨酯有机泡沫前驱体为载体浸渍法成型，聚氨酯有机泡沫前驱体可大可小，形状可自由选择，便于除臭材料的使用和安装。
4、 本发明制备的去除冰箱异味泡沫陶的吸水率在15～20%之间，在24小时内内对冰箱中存在的异味气体的去除率如下(冰箱中存在的异味气体以硫化氢、甲硫醇、乙硫醇、三甲胺和二甲硫醚代表)。
在24小时内对硫化氢的吸附或分解率大于或等于77%；
在24小时内对甲硫醇的吸附或分解率大于或等于80%；
在24小时内对乙硫醇的吸附或分解率大于或等于83%；
在24小时内对三甲胺的吸附或分解率大于或等于81%；
在24小时内对三甲硫醚的吸附或分解率大于或等于85%。
具体实施方式
实施例1
各原料化学组成中各物质质量百分比如下：
（1）泥浆制备：按粘土质粉砂岩75wt%、煤矸石24.5wt%、添加剂羧甲基纤维素0.5wt%组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1∶2∶0.7，球磨时间22小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm。加水或蒸发水分调制成两种波美比重分别为2.0和1.6的泥浆；
（2）有机前驱体浸渍成型：选用厚度为20mm的聚氨脂泡沫塑料前驱体作为载体，先将载体浸入浓度为10wt%的NaoH溶液中，在60℃下浸泡6小时进行预处理，充分清洗干净后晾干，得到预处理载体，将预处理载体放到波美比重为2.0的泥浆中充分浸渍，将载体内注满泥浆，反复挤压出过剩泥浆，在室温下干燥14小时，得到坯体，再用波美比重为1.6的泥浆对坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥1.5小时；
（3）素烧：步骤(2)干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为650℃，素烧升温程序为：
室温至100℃自由升温,100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.6℃/分钟；
350℃至400℃,升温速度0.7℃/分钟 ,400℃时保温3小时；
400℃至650℃,升温速度1.6℃/分钟。
素烧时加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2等及时排出。
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却，再浸入波美比重为1.6的的泥浆中，反复浸5次，干燥，得到干燥坯体；
（5）烧结：步骤(4)干燥坯体在梭式窑中烧结，以升温速度2.5℃/分钟，升温到烧结温度960℃，并保温1小时；
（6）以冷却速度为3℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。样品强度指标：14.75MPa。
该实施例得到的坯体的坯式组成为：
实施例2
各原料化学组成中各物质质量百分比如下：
(1)泥浆制备：按粘土质粉砂岩80wt%、含铁质较多的煤矸石19.3wt%、添加剂羧甲基纤维素0.7wt%组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1∶1.8∶0.8，球磨时间22小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm。加水或蒸发水分调制成的泥浆比重分别为：2.2和1.6（波美比重计）。
（2）有机前驱体浸渍成型：选用25mm厚的聚氨脂泡沫塑料作为浸渍载体，先将聚氨脂泡沫塑料载体预处理，在50℃下浸入浓度为15wt%的NaoH溶液中6小时，充分清洗干净后晾干备用。把聚氨脂泡沫塑料前驱体放到比重为2.2的泥浆中充分浸渍，将聚氨脂泡沫塑料前驱体内注满泥浆，经过反复挤压，挤出过剩泥浆。在室温下干燥14小时，再用比重为1.6的泥浆对干燥后的坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥1.5小时。
（3）素烧：干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为600℃，素烧升温制度为：
室温至100℃自由升温，100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.7℃/分钟；
350℃至400℃，升温速度0.6℃/分钟，400℃时保温3小时；
400℃至600℃，升温速度1.7℃/分钟。
素烧时应注意加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2等及时排出。
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却后再浸入比重为1.6的泥浆中，反复浸5次。
（5）烧结：浸后并干燥的坯体在梭式窑中烧结，烧结温度为900℃，升温速度2.6℃/分钟，保温1小时。
（6）以冷却速度为3.2℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。样品强度指标：13.18MPa。
该实施例得到的坯体的坯式组成为：
实施例3
各原料化学组成中各物质质量百分比如下：
(1)泥浆制备：按粘土质粉砂岩78wt%、含铁质较多的煤矸石21.4wt%、添加剂羧甲基纤维素0.6wt%组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1∶1.6∶0.9，球磨时间24小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm。加水或蒸发水分调制成的泥浆比重分别为：2.3和1.8（波美比重计）。
（2）有机前驱体浸渍成型：选用30mm厚的聚氨脂泡沫塑料作为浸渍载体，先将聚氨脂泡沫塑料载体预处理，在40℃下浸入浓度为16wt%的NaoH溶液中5小时，充分清洗干净后晾干备用。把聚氨脂泡沫塑料前驱体放到比重为2.3的泥浆中充分浸渍，将聚氨脂泡沫塑料前驱体内注满泥浆，经过反复挤压，挤出过剩泥浆。在室温下干燥12小时，再用比重为1.8的泥浆对干燥后的坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥1.2小时。
（3）素烧：干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为600℃，素烧升温制度为：
室温至100℃自由升温,100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.6℃/分钟；
350℃至400℃,升温速度0.6℃/分钟 ,400℃时保温3小时；
400℃至600℃,升温速度1.6℃/分钟。
素烧时应注意加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2等及时排出。
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却后再浸入比重为1.6的泥浆中，反复浸4次。
（5）烧结：浸后并干燥的坯体在梭式窑中烧结，烧结温度为960℃，升温速度2.9℃/分钟，保温1小时。
（6）以冷却速度为3.3℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。样品强度指标：14.22MPa。
该实施例得到的坯体的坯式：
实施例4
各原料化学组成中各物质质量百分比如下：
名称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失 合计
粘土质粉砂岩 60.69 19.22 8.08 1.05 2.05 0.57 0.46 0.01 7.87
煤矸石 52.31 20.31 6.66 2.11 0.89 1.02 0.64 0.28 15.78
（1）泥浆制备：按粘土质粉砂岩83wt%、含铁质较多的煤矸石16.6wt%、添加剂羧甲基纤维素0.4%组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1∶1.8∶1，球磨时间23小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm。加水或蒸发水分调制成的泥浆比重分别为：2.4和1.7（波美比重计）。
（2）有机前驱体浸渍成型：选用25mm厚的聚氨脂泡沫塑料作为浸渍载体，先将聚氨脂泡沫塑料载体预处理，在45℃下浸入浓度为12wt%的NaoH溶液中6小时，充分清洗干净后晾干备用。把聚氨脂泡沫塑料前驱体放到比重为2.4的泥浆中充分浸渍，将聚氨脂泡沫塑料前驱体内注满泥浆，经过反复挤压，挤出过剩泥浆。在室温下干燥12小时，再用比重为1.7的泥浆对干燥后的坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥1.2小时。
（3）素烧：干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为650℃，素烧升温制度为：
室温至100℃自由升温,100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.65℃/分钟；
350℃至400℃,升温速度0.65℃/分钟 ,400℃时保温3小时；
400℃至650℃,升温速度1.65℃/分钟。
素烧时应注意加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2等及时排出。
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却后再浸入比重为1.7的泥浆中，反复浸4次。
（5）烧结：浸后并干燥的坯体在梭式窑中烧结，烧结温度为935℃，升温速度2.8℃/分钟，保温1小时。
（6）以冷却速度为3.2℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。样品强度指标：12.78MPa。
该实施例得到的坯体的坯式：
实施例5
各原料化学组成中各物质质量百分比如下：
名称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失 合计
粘土质粉砂岩 60.42 19.56 9.27 0.55 1.88 0.89 0.36 0.31 6.76 100
煤矸石 50.14 20.69 5.89 2.01 2.03 0.73 0.44 0.12 17.95 100
（1）泥浆制备：按粘土质粉砂岩84.5tw%、含铁质较多的煤矸石15wt%、添加剂羧甲基纤维素0.5wt%组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比 ＝1∶1.7∶1，球磨时间25小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm。加水或蒸发水分调制成的泥浆比重分别为：2.6和1.6（波美比重计）。
（2）有机前驱体浸渍成型：选用20mm厚的聚氨脂泡沫塑料作为浸渍载体，先将聚氨脂泡沫塑料载体预处理，在55℃下浸入浓度为20wt%的NaoH溶液中4小时，充分清洗干净后晾干备用。把聚氨脂泡沫塑料前驱体放到比重为2.3的泥浆中充分浸渍，将聚氨脂泡沫塑料前驱体内注满泥浆，经过反复挤压，挤出过剩泥浆。在室温下干燥10小时，再用比重为1.6的泥浆对干燥后的坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥1小时。
（3）素烧：干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为620℃，素烧升温制度为：
室温至100℃自由升温,100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.65℃/分钟；
350℃至400℃,升温速度0.7℃/分钟 ,400℃时保温3小时；
400℃至620℃,升温速度1.65℃/分钟。
素烧时应注意加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2等及时排出。
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却后再浸入比重为1.6的泥浆中，反复浸5次。
（5）烧结：浸后并干燥的坯体在梭式窑中烧结，烧结温度为900℃，升温速度2.7℃/分钟，保温1小时。
（6）以冷却速度为3.5℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。样品强度指标：12.48MPa。
该实施例得到的坯体的坯式：
实施例6
各原料化学组成中各物质质量百分比如下：
名称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失 合计
粘土质粉砂岩 60.87 21.03 8.16 0.79 1.66 0.96 0.02 0.15 6.36 100
煤矸石 48.77 21.09 8.22 1.29 1.54 0.36 0.59 0.04 18.10 100
（1）泥浆制备：按粘土质粉砂岩79.4wt%、含铁质较多的煤矸石20wt%、添加剂羧甲基纤维素0.6wt%组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1∶1.5∶1.2，球磨时间26小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm。加水或蒸发水分调制成的泥浆比重分别为：2.4和1.8（波美比重计）。
（2）有机前驱体浸渍成型：选用20mm厚的聚氨脂泡沫塑料作为浸渍载体，先将聚氨脂泡沫塑料载体预处理，在50℃下浸入浓度为18wt%的NaoH溶液中4小时，充分清洗干净后晾干备用。把聚氨脂泡沫塑料前驱体放到比重为2.3的泥浆中充分浸渍，将聚氨脂泡沫塑料前驱体内注满泥浆，经过反复挤压，挤出过剩泥浆。在室温下干燥10小时，再用比重为1.8的泥浆对干燥后的坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥0.8小时。
（3）素烧：干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧温度为620℃，素烧升温制度为：
室温至100℃自由升温,100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.7℃/分钟；
350℃至400℃,升温速度0.65℃/分钟 ,400℃时保温3小时；
400℃至620℃,升温速度1.7℃/分钟。
素烧时应注意加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2等及时排出。
（4）浸泥浆：素烧后的坯体冷却后再浸入比重为1.8的泥浆中，反复浸4次。
（5）烧结：浸后并干燥的坯体在梭式窑中烧结，烧结温度为935℃，升温速度3℃/分钟，保温1小时。
（6）冷却出窑，冷却速度为3.4℃/分钟，质检包装。样品强度指标：13.80MPa。
该实施例得到的坯体的坯式：
上述1-6实施例的吸水率在15～20%之间，在24小时内内对冰箱中存在的异味气体的去除率如表1
表1

Claims (5)

1.一种去除冰箱异味泡沫陶，其特征在于包括如下步骤：其坯料的原料质量百分比组分为：粘土质粉砂岩75～84.5%、煤矸石15～24.5%、添加剂0.4～0.7%，其孔径在0.1～100nm之间，吸水率在15～20wt%之间。
2.如权利要求1所述的一种去除冰箱异味泡沫陶，其特征在于所述的添加剂为羧甲基纤维素。
3.如权利要求1所述的一种去除冰箱异味泡沫陶，其特征在于所述的粘土质粉砂岩的质量百分比组成为：
SiO2：59.85-64.12，Al2O3：18.97-21.22，Fe2O3：7.88-9.27，TiO2：0.01-1.05，CaO：0.95-2.11，MgO：0.07-1.15，K2O：0.02-0.56，Na2O：0.01-0.33，烧失：4.89-8.1。
4.如权利要求1所述的一种去除冰箱异味泡沫陶，其特征在于所述的煤矸石质量百分比组成为：
SiO2：48.77-52.31，Al2O3：19.89-22.13，Fe2O3：5.89-8.22，TiO2：0.88-2.11，CaO：0.89-2.03，MgO：0.1-1.02，K2O：0.44-1.24，Na2O：0.04-0.28，烧失：13.85-18.1。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种去除冰箱异味泡沫陶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)泥浆制备：按粘土质粉砂岩、煤矸石、添加剂组成和水投料入球磨机，其中料∶球∶水质量比＝1:(1.5～2):(0.7～1.2)，球磨时间22-26小时，出磨时泥浆过180-250目双层震动筛，粒度≤60μm，加水或蒸发水分调制成两种波美比重分别为2.0～2.6和1.6～1.8的泥浆；
(2)有机前驱体浸渍成型：选用厚度为20-30mm的聚氨脂泡沫塑料前驱体作为载体，先将载体浸入浓度为10～20wt%的NaoH溶液中，在40～60℃下浸泡4～6小时进行预处理，充分清洗干净后晾干，得到预处理载体，将预处理载体放到波美比重为2.0～2.6的泥浆中充分浸渍，将载体内注满泥浆，反复挤压出过剩泥浆，在室温下干燥10-14小时，得到坯体，再用波美比重为1.6～1.8的泥浆对坯体反复涂覆3次，放到微波炉中干燥0.8-1.5小时；
(3)素烧：步骤(2)干燥后的坯体在梭式窑中素烧，素烧升温程序为：
室温至100℃是自由升温，100℃时保温1小时；
100℃至350℃，升温速度1.6-1.8℃/分钟；
350℃至400℃，升温速度0.6-0.7℃/分钟，400℃时保温3小时；
400℃至600～650℃，升温速度1.6-1.8℃/分钟；
素烧时加强通风，使有机挥发组分及CO、CO2及时排出；
(3)浸泥浆：素烧后的坯体冷却，再浸入波美比重为1.6～1.8的泥浆中，反复浸4～5次，干燥，得到干燥坯体；
(5)烧结：步骤(4)干燥坯体在梭式窑中烧结，以升温速度2.5-3℃/分钟，升温到烧结温度900～960℃，并保温1小时；
(6)以冷却速度为3-3.5℃/分钟，冷却到室温出窑，质检包装。
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