CN110090623A - 滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法及其在防护面具的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法，及其在防护面具产品的应用。包括以下步骤：a）将凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉和活性炭均匀混合，得到混合物，所述凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉和活性炭的重量比为100‑300：50‑100：50‑100：30‑60；b）将步骤a）所得的混合原料在加水湿润的条件下，通过造球机滚成球，再经过干燥烧制固结成为具有一定强度和吸附性能的球状滤料。本发明在上述原料的协同作用下，配合特定的造球工艺，制备得到的球形滤料及使用该滤料的防护面具对空气中的拟除虫菊酯类去除率高。本发明方法简单、易操作，节能环保，经济和社会效益巨大。

Description

滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法及其在防护面具的应用

技术领域

本发明涉及空气净化领域，为一种用于滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法，及其在防护面具产品的应用。

背景技术

拟除虫菊酯是一类仿生合成的能防治多种害虫的广谱杀虫剂，其杀虫毒力比老一代杀虫剂如有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类提高 10～100 倍。在我国，拟除虫菊酯是继有机磷、有机氯之后的现阶段使用最为广泛的杀虫剂，是我国鼓励普及的农药类型，也是新型农药研发的热点，占我国杀虫剂市场的 30%以上，施用面积占 1/3 以上，除了用于防治常见的农林业病虫害及作为家用杀虫剂外，还广泛用于防治水产养殖中敌害生物，已成为我国现阶段杀虫剂的主要类型之一，被认为是第一代和第二代农药的理想替代品，被誉为第三代农药。

拟除虫菊酯农药如果被哺乳动物摄入体内，其生殖系统、内分泌系统、免疫系统及中枢神经系统等都会受到毒害。其中，氯菊酯和氯氰菊酯可以干扰人及动物的内分泌系统，是典型的环境雌激素。溴氰菊酯还有可能使哺乳动物的遗传基因发生突变从而对其遗传性能产生影响，影响持续到下一代，有“三致”的风险。近年来由拟除虫菊酯引起的农药中毒事件屡见不鲜，约占菊酯农药中毒事件的80%，严重威胁到人体。

对拟除虫菊酯废水处理方法的研究仍然是现今学者的关注的热点，主要的处理方法包括光降解法、生物降解法和吸附法等。吸附法是利用吸附剂通过吸附或过滤而除去污染物，是脱除环境中有机、无机污染物最常用的方法。但吸附剂难于连续操作，大部分吸附剂的吸附容量小，再生困难。因此，研制一种生产成本低、操作简单、比表面积大、吸附容量大且节能环保的滤料有着极大的前景。目前，用于拟除虫菊酯类农药的防护面具产品极为少见，本发明的制备方法具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于净化空气的球形滤料的制备方法，及其在防护面具产品的应用。该滤料生产成本低、操作简单、比表面积大、吸附容量大且节能环保，使用该滤料的防护面具能高效去除拟除虫菊酯类农药。

为达此目的，本发明采用以下制备方法：a）将凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉和活性炭均匀混合，得到混合物，所述凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉、活性炭的重量比为100-300：50-100：50-100：30-60；

优选的，所述凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉、活性炭的重量比为150-200：60-90：60-80：40-55；

更优选的，所述凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉、活性炭的重量比为160-180：70-80：65-70：45-50。

优选的，所述凹凸棒石粉粒径为200-300目。

优选的，所述海泡石粉粒径为280-350目。

b）将步骤a）所得的混合原料在自动喷雾器加水湿润的条件下，通过造球机滚成球，再经过干燥烧制固结成为具有一定强度和吸附性能的球状滤料。

优选的，球状滤料直径为2-3mm。

优选的，加水量占粉状物料的重量百分比为25%-40%。

优选的，球形滤料坯通过梯度升温的方式实现制孔和固化，制孔固化温度为120-250℃，烘燥时间为2-4小时。

在本发明中，凹凸棒粘土是指以凹凸棒土为主要矿物成份的一种天然非金属粘土矿物。由于凹凸棒石的结晶习性、结晶形态、沉积方式和内部孔道等多种因素的影响而赋予其很高的比表面积。凹凸棒石表面固有的原子结构和活化处理产生的表面电荷不平衡现象而形成了吸附中心，二者的结合使凹凸棒石具有良好的吸附性能。凹凸棒石的晶体结构分为三个层次：一是凹凸棒石的基本结构单元，即棒状单晶体；二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束；三是由棒晶束间相互聚集而形成的各种聚集体。

凹凸棒石具有纳米材料的属性，是具有纳米通道结构的天然纳米结构矿物材料，由于其内部具有特定直径和发育的孔道，内外比表面积大，同时表面带有多余的正负电荷和特殊的表面电荷分布，因此，凹凸棒石具有特殊的物理化学性质。这主要包括吸附性、离子交换性、流变行、催化性和可塑性等。此外，凹凸棒石还有良好的粘结性，在球团工艺中使造球过程稳定。

本发明优选采用粒径为200-300目凹凸棒石粉。

海泡石按照形成的原因可以分为热液型海泡石和沉积型海泡石两种类型,通常称为a-型海泡石和β-型海泡石。热液型海泡石矿由热液直接结晶而成或者由火山玻璃、含镁的矿物经低温热液蚀变而成，常产于富含镁的白云质灰岩、白云质大理岩石中；沉积型海泡石矿床常与碳酸盐岩、粘土岩共生,由沉积成岩作用生成。热液型海泡石呈长束纤维状，Mg0（氧化镁）和Si02（二氧化硅）含量高，A1203(氧化铝)含量低，为富镁海泡石；沉积型海泡石呈粘土状，但在电子显微镜下观察仍然星纤维状，改性海泡石Al203含量高，Mg和Si02含量低，为富铝海泡石。海泡石具有大的比表面积和孔容积，有贯穿整个结构的通道和空隙，而且海泡石表面存在三类活性中心：（1）硅氧四面体层中的氧原子，氧原子提供弱的电荷从而进行对吸附物的吸附；（2）在边缘部位与镁离子配位的水分子，它们可以与吸附物形成氢键；（3）在四面体的外表面，Si-0-Si键断裂而产生的Si-0H离子团，通过一个质子或一个羟基分子来补偿剩余的电荷，这些离子团沿纤维轴以5埃的间距分布，其数量取决于纤维的大小和晶体的缺穴。这些Si-OH离子团可与被吸附在海泡石外表面上的分子相互作用，还可以与某些有机试剂形成共价键。这些活性中心使得海泡石的吸附性能极好，包括吸附非极性或者弱极性的有机化合物。优选使用粒径为18~150微米的海泡石粉。粒径小的海泡石粉比表面积大，更容易发挥吸附作用。

本发明优选采用粒径为280-350目的海泡石粉。

沸石是一种呈结晶阴离子型架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质，其化学通式可以写作：M2/nO•Al2O3•xSiO2•yH2O式中，M为沸石中的金属离子；n为金属离子的价数；x为SiO2的摩尔数；y为结晶水的摩尔数。沸石的基本结构特征表现为三个部分：骨架结构、孔道体系、阳离子和水。

沸石晶体结构中存在大量空穴，空穴内分布着可移动的水分子和阳离子。这些阳离子使得沸石在溶液中很容易和外界阳离子进行离子交换，具有优良的离子交换性能。同时，其骨架也搭起了一个内部空旷、充满孔隙与相互联通的孔道与笼的结构，提供反应的场所以及分子传输的通道。沸石的微孔与一般物质的分子大小相当，由此形成了沸石的选择吸附特性，能将比孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在外面，起到筛分分子的作用，特别是人工制备的沸石，孔径均匀，筛分能力更强，所以沸石也被称做沸石分子筛。沸石孔穴中含有阳离子，骨架氧含有负电荷，这样在阳离子的周围形成强大的场，因此沸石不仅色散力很大，还有较大的静电力，两者加和产生了沸石的强吸附力。也正是由于这种静电力和沸石晶穴内部强大的库仑场和极性作用，处于分子筛孔穴中的被吸附分子受到孔壁四周叠加的相互作用力，使得沸石对极性、不饱和及易极化分子具有优先的强选择吸附作用。沸石吸附选择性的主要表现：根据分子大小和形状的不同选择吸附；根据分子极性、不饱和度和极化率的不同选择吸附。此外，沸石还具有耐酸、耐高温、耐辐射等性能，这些物化性能赋予了沸石独特的环境属性，也奠定了它在环境治理方面的重要地位。

在本发明中，活性炭是一种多孔性物质，具有蜂窝状的孔隙结构，较大的比表面积，特异的表面官能团、稳定的物理和化学性能，是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。根据原料来源的不同活性炭优选分为木质活性炭、矿物质原料活性炭和其他原料制成的活性炭等。其中，所述木质活性炭优选包括椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭；所述矿物质原料活性炭优选包括各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭优选包括废橡胶、废塑料制成的活性炭。本发明优选使用以椰壳材质为来源的活性炭，其强度较高、吸附性能好，更优选为以椰壳材质为来源的医用活性炭。在本发明中，所述活性炭的比表面积优选不低于500m2/g，更优选不低于1000m2/g。活性炭可以高效的吸附空气中的有机物、尤其是医用活性炭，作为用过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量低，表面积更大，吸附效果也更好。

在本发明中，对于上述原料的来源和纯度没有特殊限制，优选为市售。原料粒度越细，越趋于均匀，成球性越好，球团强度越高。

在本发明中，对于上述原料的混合没有任何限制，可以为任何不会显著改变粉体粒径和粒度分布的低剪切混合器或搅拌器，优选可以为钝的叶轮叶片的搅拌器、滚筒式混合器、螺旋式搅拌器等。对于上述混合器和搅拌器的转速要视混合器的类型而定，对此不进行限制，优选为避免扬起粉尘。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法，及其在防护面具产品的应用。在上述原料协同作用下，配合特定的球团成型工艺，本发明具有以下优点：（1）能耗低，吸附单位质量除拟除虫菊酯类农药费用低，吸附效率符合环保要求；（2）工艺过程简单，易于操作；（3）将多种吸附材料实现功能复合，受污染的空气经过本发明所述的球形滤料后，拟除虫菊酯类农药浓度迅速降低。

在本发明中，所有的原料，包括凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉和活性炭，均为无毒无害、与环境友好的矿物质材料，制成的球形滤料达到使用寿命后即可丢弃，有效防止了对环境造成的二次污染。

本发明提供了一种过滤盒，过滤盒内填充由上述技术方案所述的除拟除虫菊酯类的球形滤料。

本发明提供了一种防护面具，由上述技术方案所述的过滤盒构成。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种用于滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法，及其在防护面具产品的应用进行详细描述。

实施例1

凹凸棒石粉（210目）90g 海泡石粉（230目）60g 沸石粉（210目）65g 活性炭（190目）40g

其制备方法如下：

按配方量称取各原料，混合搅拌均匀之后，在自动喷雾器加水湿润的条件下，加水量总量占粉状物料的重量百分比为26%，通过造球机滚成球，在130℃下烧制3小时后，即成为滤除拟除虫菊酯类的球形滤料，将滤料填充在过滤盒作为过滤元件，组装成防护面具。

实施例2

凹凸棒石粉（240目）230g 海泡石粉（270目）80g 沸石粉（260目）70g 活性炭（210目）45g

其制备方法如下：

按配方量称取各原料，混合搅拌均匀之后，在自动喷雾器加水湿润的条件下，加水量总量占粉状物料的重量百分比为33%，通过造球机滚成球，在180℃下烧制2.5小时后，即成为滤除拟除虫菊酯类的球形滤料，将滤料填充在过滤盒作为过滤元件，组装成防护面具。

实施例3

凹凸棒石粉（270目）280g 海泡石粉（340目）70g 沸石粉（320目）65g 活性炭（230目）55g

其制备方法如下：

按配方量称取各原料，混合搅拌均匀之后，在自动喷雾器加水湿润的条件下，加水量总量占粉状物料的重量百分比为35%，通过造球机滚成球，在240℃下烧制2小时后，即成为滤除拟除虫菊酯类的球形滤料，将滤料填充在过滤盒作为过滤元件，组装成防护面具。

表1 使用本发明的防护面具处理拟除虫菊酯类前后，单位：mg/m3

以上对本发明所提供的一种用于滤除拟除虫菊酯类滤料的制备方法，及其在防护面具产品的应用进行了介绍。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种滤除拟除虫菊酯类的滤料，滤料为直径2-3mm球状，以凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉和活性炭为原料，采用球团工艺成型。

2.根据权利要求1所述凹凸棒石粉、海泡石粉、沸石粉、活性炭的重量比为100-300：50-100：50-100：30-60。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒石粉粒径为200-300目。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述海泡石粉粒径为280-350目。

5.根据权利要求1所述球团工艺，其特征在于：将混合原料在自动喷雾器加水湿润的条件下，通过造球机滚成球，再经过干燥烧制固结成为具有一定强度和吸附性能的球状滤料，其中，加水量占粉状物料的重量百分比为25%-40%。

6.根据权利1所述球团工艺，其特征在于：球形滤料坯通过梯度升温的方式实现制孔和固化，制孔固化温度120-250℃，烘燥时间为2-4小时。

7.权利要求1至6中任一项所述的制备方法得到的用于去除拟除虫菊酯类的球形滤料。

8.一种空气过滤盒，其特征在于，在过滤盒内填充由权利要求7所述的球形滤料。

9.一种防护面具，其特征在于，由权利要求8所述的过滤盒构成。