CN109173567A - 一种甲醛吸附剂及甲醛吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醛吸附剂，所述甲醛吸附剂包括载体和负载在该载体上的活性组分，所述活性组分包括乙烯脲或其衍生物、和磷酸铵；所述乙烯脲或其衍生物与磷酸铵的质量比为1～20：1～20。本发明甲醛吸附剂其活性组分稳定，吸附效率高。本发明还涉及一种甲醛吸附剂的制备方法。

Description

一种甲醛吸附剂及甲醛吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种甲醛吸附剂及甲醛吸附剂的制备方法。
背景技术
甲醛为无色刺激性气体，是室内及车内空气常见污染物之一，常存在于含有脲醛树脂的胶合板中，包括颗粒板、硬木胶合镶板、中密度纤维板，以后者甲醛含量为最高。甲醛对眼睛和鼻子有刺激性、长期接触有可能诱发癌症。
目前，国内外多采用疏松多孔材料作为甲醛吸附剂，其中，活性炭及其改性体的研究最为深入。甲醛吸附剂分为物理吸附剂和化学吸附剂。物理吸附剂主要有活性炭、硝酸改性活性炭、过氧化氢改性活性炭、活性氧化铝、沸石分子筛等，特点是吸附速率快，其优点是方法简单、成本低，易推广；但是物理吸附剂吸附容量低，且在高温环境下甲醛会重新释放，容易造成二次污染。
化学吸附剂是在物理吸附剂中加入化学物质。公开号为CN101862638A的中国专利申请，其公开一种甲醛吸附剂的制备方法，该方法采用过氧化氢对活性炭进行改性。过氧化氢可与甲醛发生反应生成水和二氧化碳，改性后的活性炭对甲醛的吸附机理发生变化，即由物理吸附变为化学吸附为主，物理吸附为副的复合吸附，使吸附甲醛效率大大提高。但过氧化氢极易分解，导致采用该制备方法制备的甲醛吸附剂容易失效。
发明内容
本发明其一目的在于，提供一种活性组分稳定，吸附效率高的甲醛吸附剂。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种甲醛吸附剂，包括载体和负载在该载体上的活性组分；
所述活性组分包括乙烯脲或其衍生物、和磷酸铵；所述乙烯脲或其衍生物与磷酸铵的质量比为1～20：1～20；
所述所述乙烯脲或其衍生物为2-咪唑烷酮、1-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-羟乙基-2-咪唑烷酮中的一种或者多种；
所述磷酸铵为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵的一种或者两种。
作为优选的技术方案，所述载体为活性氧化铝、沸石分子筛、氧化硅、活性炭中的一种或者多种。
作为优选的技术方案，所述载体为有序介孔活性氧化铝、介孔泡沫氧化硅、介孔沸石分子筛。
作为优选的技术方案，所述载体为1～2mm的直径球体，或20～40目的颗粒。
本发明另一目的在于，提供一种活性组分稳定，吸附效率高的甲醛吸附剂的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将1～20质量份乙烯脲或其衍生物、1～20质量份磷酸铵、0.1～5质量份湿润剂、35～95 质量份水进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将载体置于活性组分浸渍液进行浸渍，载体与活性组分浸渍液的体积比1：0.5～5；
3)取出浸渍后的载体并烘干，即得到甲醛吸附剂；
所述所述乙烯脲或其衍生物为2-咪唑烷酮、1-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-羟乙基-2-咪唑烷酮中的一种或者多种；
所述磷酸铵为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵的一种或者两种。
作为优选的技术方案，所述湿润剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、OP-10以及AEO-9中的一种或多种。
作为优选的技术方案，所述活性组分浸渍液中包含茶叶提取物和/或芦荟提取物；所述活性组分浸渍液中包含尿素、茶叶提取物和/或芦荟提取物；所述活性组分浸渍液由1～20质量份乙烯脲或其衍生物、1～20质量份磷酸铵、0.1～5质量份湿润剂、35～95质量份水、0.1～10 质量份尿素、0.1～10质量份茶叶提取物和/或芦荟提取物混合而成。
作为优选的技术方案，所述载体为活性氧化铝、沸石分子筛、氧化硅、活性炭中的一种或者多种。
作为优选的技术方案，所述载体为有序介孔活性氧化铝、介孔泡沫氧化硅、介孔沸石分子筛。
作为优选的技术方案，所述载体为1～2mm的直径球体，或20-40目的颗粒。
作为优选的技术方案，步骤2)中，载体于活性组分浸渍液浸渍的时间为2～24小时，采用的浸渍方法为过量浸渍、等体积浸渍、分布浸渍、加热浸渍、微波浸渍的一种或几种联合使用。
作为优选的技术方案，步骤3)中，载体进行烘干的温度为60～120℃，烘干时间为1～5 小时，采用程序升温，升温速率为5～10℃/min。
相对现有技术，本发明具备以下有益效果：
1、本发明甲醛吸附剂中的活性成分可与甲醛发生化学反应，经过改性后的载体对甲醛等有毒气体不仅吸附性能好，吸附量大(每克产品可以吸附甲醛40-150mg)，吸附速率高，穿透时间长，并且活性成分与甲醛是发生高分子聚合反应，产物稳定，不会对环境造成二次污染；
2、本发明甲醛吸附剂可用于吸收居家室内、办公区、公共场所、汽车、飞机、潜艇、影厅等场所的甲醛，也可作为空气净化器或新风系统滤芯材料，以及作为防毒面具中的过滤吸附层。
3、本发明甲醛吸附剂的制备方法，工艺步骤简单，成本相对低廉，适合于大型工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明进行进一步描述。
实施例一
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将1质量份2-咪唑烷酮、1质量份磷酸二氢铵、0.1质量份十二烷基苯磺酸钠、97.8 质量份水、0.1质量份芦荟提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g直径为4mm的柱状活性炭载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍2小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：0.5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为1小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例二
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份2-咪唑烷酮、5质量份磷酸二氢铵、0.1质量份十二烷基苯磺酸钠、89.8 质量份水、0.1质量份芦荟提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g直径为3～4mm的球状的MCM-41沸石分子筛载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍8小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例三
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份1-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、5质量份磷酸二氢铵、0.1质量份十二烷基苯磺酸钠、89.8质量份水、0.1质量份芦荟提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g直径为1～2mm的球状的氧化硅载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍8小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例四
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、5质量份磷酸二氢铵、0.1质量份十二烷基苯磺酸钠、89.8质量份水、0.1质量份芦荟提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g颗粒大小为20～40目的活性炭载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍8小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例五
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份N-羟乙基-2-咪唑烷酮、5质量份磷酸二氢铵、0.1质量份十二烷基苯磺酸钠、89.8质量份水、0.1质量份芦荟提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g颗粒大小为20～40目的活性炭载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍8小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例六
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将5质量份2-咪唑烷酮、5质量份N-羟乙基-2-咪唑烷酮、10质量份磷酸氢二铵、2.5 质量份十二烷基硫酸钠、82.5质量份水、2.5质量份芦荟提取物、2.5质量份茶叶提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g直径为1～2mm的球状的活性氧化铝载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍12小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：2.5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为80℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例七
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将10质量份2-咪唑烷酮、5质量份磷酸氢二铵、2.5质量份OP-10、82.5质量份水、5质量份尿素、5质量份茶叶提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g颗粒大小为20～40目的活性炭载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍12小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：2.5；
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
实施例八
一种甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将20/3质量份1-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、40/3质量份1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、10 质量份磷酸二氢铵、5质量份AEO-9、50质量份水、10质量份尿素、5质量份茶叶提取物进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将500g直径为1～2mm的球状的活性氧化铝载体于室温下缓慢加入容纳活性组分浸渍液的容器中浸渍12小时，载体与活性组分浸渍液的体积比1：5；采用的浸渍方法为过量浸渍、等体积浸渍、分布浸渍、加热浸渍、微波浸渍的一种或几种联合使用。
3)取出浸渍后的载体晾干，随后放入烘箱中烘干，烘箱以10℃/min程序升温至110℃，烘干时间为5小时，取出的产品即为甲醛吸附剂。
对采用上述实施例制备得到的甲醛吸附剂进行动态甲醛吸附实验，实验方法如下为：
称取甲醛吸附剂0.5g置于反应管中，向反应管中通入浓度约1mg/m3的甲醛，体积空速设定为100000h-1，每隔5小时采用酚试剂分光光度法测量一次进出口甲醛浓度，直至进出口浓度一致，并计算甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量。
实验结果如下：
采用上述实施例一制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛40mg；
采用上述实施例二制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛50mg；
采用上述实施例三制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛55mg；
采用上述实施例四制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛57mg；
采用上述实施例五制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛58mg；
采用上述实施例六制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛85mg；
采用上述实施例七制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛87mg；
采用上述实施例八制备得到的甲醛吸附剂的动态甲醛吸附量为每克产品吸附甲醛113mg。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种甲醛吸附剂，其特征在于：包括载体和负载在该载体上的活性组分；
所述活性组分包括乙烯脲或其衍生物、和磷酸铵；所述乙烯脲或其衍生物与磷酸铵的质量比为1～20：1～20；
所述所述乙烯脲或其衍生物为2-咪唑烷酮、1-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-羟乙基-2-咪唑烷酮中的一种或者多种；
所述磷酸铵为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵的一种或者两种。
2.根据权利要求1所述的甲醛吸附剂，其特征在于：所述载体为活性氧化铝、沸石分子筛、氧化硅、活性炭中的一种或者多种。
3.根据权利要求2所述的甲醛吸附剂，其特征在于：所述载体为有序介孔活性氧化铝、介孔泡沫氧化硅、介孔沸石分子筛。
4.根据权利要求2或3所述的甲醛吸附剂，其特征在于：所述载体为1～2mm的直径球体，或20～40目的颗粒。
5.一种甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将1～20质量份乙烯脲或其衍生物、1～20质量份磷酸铵、0.1～5质量份湿润剂、35～95质量份水进行均匀混合得到活性组分浸渍液；
2)将载体置于活性组分浸渍液进行浸渍，载体与活性组分浸渍液的体积比1：0.5～5；
3)取出浸渍后的载体并烘干，即得到甲醛吸附剂；
所述乙烯脲或其衍生物为2-咪唑烷酮、1-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-羟乙基-2-咪唑烷酮中的一种或者多种；
所述磷酸铵为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵的一种或者两种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述湿润剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、OP-10以及AEO-9中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述活性组分浸渍液中包含尿素、茶叶提取物和/或芦荟提取物；所述活性组分浸渍液由1～20质量份乙烯脲或其衍生物、1～20质量份磷酸铵、0.1～5质量份湿润剂、35～95质量份水、0.1～10质量份尿素、0.1～10质量份茶叶提取物和/或芦荟提取物混合而成。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述载体为活性氧化铝、沸石分子筛、氧化硅、活性炭中的一种或者多种。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述载体为有序介孔活性氧化铝、介孔泡沫氧化硅、介孔沸石分子筛。
10.根据权利要求5至9任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，载体于活性组分浸渍液浸渍的时间为2～24小时，采用的浸渍方法为过量浸渍、等体积浸渍、分布浸渍、加热浸渍、微波浸渍的一种或几种联合使用；步骤3)中，载体进行烘干的温度为60～120℃，烘干时间为1～5小时，采用程序升温，升温速率为5～10℃/min；所述载体为1～2mm的直径球体，或20～40目的颗粒。
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