CN110152740A - 一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法，其特征在于，采用可溶性淀粉、鸡蛋清、预处理鱼腥草粉制得多孔鱼腥草粉；采用4mol/L硝酸、五氧化二钒、硝酸铷、氧化铋制得铷掺杂BiVO3光触媒剂；然后在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：54~58%，多孔鱼腥草粉：34~38%，聚丙烯酸：2~4%，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：4~8%，各组分之和为百分之百，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。本发明环保型降解甲醛光触媒剂具有制备方法简单，稳定性好、可降解和环境友好等特点；光触媒反应条件温和、催化活性高、用量少、甲醛降解率高等特点。
Description
技术领域
本发明关于负载型光触媒甲醛清除技术领域，特别涉及一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法及在清除甲醛的应用。
背景技术
甲醛是一种无色、易溶的刺激性气体,是公认的强毒物质，对人体的毒害具有强毒性，被世界卫生组织(WHO)确定为可疑致畸、致癌物质。甲醛可经呼吸道吸收，并通过使组织活性氧增加、脂质过氧化反应、影响机体的免疫系统等方式损伤机体，引起支气管哮喘等；甲醛对皮肤黏膜也具有刺激作用，可引起过敏性皮炎、色斑、肌肤坏死等；除外，甲醛还具有强烈的致癌性，可引起鼻癌、血癌等。而且，高浓度甲醛对呼吸系统、神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。由此可见，甲醛尤其是高浓度的甲醛，会严重危及人体健康，不得不让人高度重视。危害人身的甲醛，主要来源于如下几个途径： 其一，源于居室装修造成的室内空气甲醛污染中华人民共和国《居室空气中甲醛卫生标准》(GB/T16127-1995)规定,居室内甲醛量的容许浓度上限为0.08mg/m3，但一般住宅装修后甲醛浓度平均为0.2mg/m3，最高可达0.81mg/m3,严重超标；其二，源于人造板材、装修材料、纺织品中游离出来的甲醛污染甲醛作为化工原料，可用于合成各种粘合剂、涂料或纺织助剂。以甲醛为原料合成的各类化工产品，如装修中使用的胶合板、刨花板等人造板材，墙纸、墙布以及油漆等装修材料,或者纺织品等,在使用中都会有残留的甲醛游离出来。对于上述两类甲醛污染，目前市场上甲醛清除剂产品，通常依据物理吸附或化学吸附的处理方式来消除残留甲醛，但会存在如下技术缺陷：(1) 采用物理吸附的,如活性炭、竹炭等，吸附量有限，且使用不便,经常需要更换，形成二次污染；(2)采用化学吸附的,虽然处理甲醛效果好,但清除剂中加入的化合物毒性较大，不够环保，如申请号为201410542797.8的中国发明专利公开了一种甲醛清除剂,含有酰肼(肼类化合物,具有甲醛清除效果),使用中存在游离肼,有毒,长期使用后会造成环境污染，且影响居室内的用户健康； (3)部分市售产品的使用效果会受到应用环境的限制,多数甲醛清除剂中含有二氧化钛，如申请号为201210279279.2的中国发明专利公开了一种室内甲醛污染清除触媒，含有二氧化钛、草酸二酰肼等,由于二氧化钛是紫外光催化剂，因此在自然光或无光条件下，甲醛的去除效果极为有限，具有应用局限性。吸附剂只是将甲醛吸附了，并没将甲醛分解。
资源短缺和环境污染已经成为当今世界的两大主要问题，因此，利用天然可再生资源，开发环境友好型产品和技术将成为可持续发展的必然趋势,鱼腥草用作光触媒的载体具有可再生、可降解、环保友好、廉价等优点，是重要的生物资源，将大大提高决明子壳的利用效率。
综上所述，如何对现有市场上甲醛清除剂的不足之处进行改进,开发出一种高效、环保的甲醛清除剂,是本领域技术人员急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法。
一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：
（1）鱼腥草粉预处理：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：52~58%，浓硫酸：24~28%，搅拌均匀，冷至室温，高锰酸钾：4~6%，溶解，再加入鱼腥草粉：12~16%，各组分之和为百分之百，室温浸泡8h，再煮沸35min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，将固体放入体积百分浓度为12%乙二胺溶液中，固液比为1g:10~20mL，浸泡15 h，固液分离，再用去离子水洗涤至中性，干燥，得到预处理鱼腥草粉；
（2）多孔鱼腥草粉制备：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水： 32~36%，可溶性淀粉：2~4%，鸡蛋清：30~35%，加热搅拌溶解，预处理鱼腥草粉：28~32%，各组分之和为百分之百，超声分散40min，于-18℃冷冻，再移入冷冻干燥机干燥24小时，研磨，得到多孔鱼腥草粉；
（3）铷掺杂BiVO3光触媒剂的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，4mol/L硝酸：83~87%，五氧化二钒：2~5%，搅拌溶解，硝酸铷：1.0~2.0%，氧化铋：8~12%，各组分之和为百分之百，搅拌溶解，用氨水调节体系的pH为5.0，将其转移到反应釜中，密封，温度升至140±2℃恒温，反应18~22h，冷却至室温，固液分离，去离子水洗涤至中性，干燥，得到铷掺杂BiVO3光触媒剂；
（4）环保型降解甲醛光触媒剂的制备：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：54~58%，多孔鱼腥草粉：34~38%，聚丙烯酸：2~4%，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：4~8%，各组分之和为百分之百，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。
在步骤（1）中所述的鱼腥草为天然成熟根茎叶经粉碎，用220目的筛子过筛，将过筛后鱼腥草粉经质量百分浓度为8%硅酸钠溶液，在70±2℃恒温，搅拌处理40 min，固液分离，用去离子水洗至中性，得到鱼腥草粉。
步骤（3）中所述的五氧化二钒与氧化铋的摩尔比为1:1。
环保型降解甲醛光触媒剂中铷掺杂BiVO3的质量百分含量为4.0~10%；多孔鱼腥草作为催化剂的载体，其质量百分含量要大于90%。
本发明的另一目的是将环保型降解甲醛光触媒剂应用到室内、车内等的甲醛清除中。
本发明的有益效果是：
（1）本申请提供的环保型降解甲醛光触媒剂所用的载体是鱼腥草，其来源广泛，具有质轻价廉、稳定性好、可降解和环境友好等特点，并且是再生资源，有良好的物理化学稳定性和优异的机械稳定性；
（2）本申请采用水热方法制备的环保型降解甲醛光触媒剂操作简单、铷掺杂BiVO3负载率高、颗粒分散均匀、铷掺杂BiVO3不脱落，催化活性高，吸收光谱范围广；
（3）本申请提供的环保型降解甲醛光触媒剂所用的载体是多孔鱼腥草，多孔结构，比表面积大同时具有吸附作用，是将甲醛吸附到表面进行光降解，降解效率高，光触媒剂中在BiVO3掺杂铷大大提高了太阳光能的利用，对可见光有良好吸收。，
（4）本申请提供的环保型降解甲醛光触媒剂使用简单、催化降解调节温和、环境友好的优点，值得进一步推广和深入研究。
具体实施方式
实施例1
（1）鱼腥草粉预处理：在反应器中，分别加入，去离子水：55 mL，浓硫酸：14 mL，搅拌均匀，冷至室温，高锰酸钾：5g，溶解，再加入鱼腥草粉：14g，室温浸泡8h，再煮沸35min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，将固体放入体积百分浓度为12%乙二胺溶液中，固液比为1g:10~20mL，浸泡15 h，固液分离，再用去离子水洗涤至中性，干燥，得到预处理鱼腥草粉；
（2）多孔鱼腥草粉制备：在反应器中，分别加入，去离子水：34 mL，可溶性淀粉：3g，鸡蛋清：33g，加热搅拌溶解，预处理鱼腥草粉：30g，超声分散40min，于-18℃冷冻，再移入冷冻干燥机干燥24小时，研磨，得到多孔鱼腥草粉；
（3）铷掺杂BiVO3光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，4mol/L硝酸：85 mL，五氧化二钒：3g，搅拌溶解，硝酸铷：2g，氧化铋：10g，搅拌溶解，用氨水调节体系的pH为5.0，将其转移到反应釜中，密封，温度升至140±2℃恒温，反应20h，冷却至室温，固液分离，去离子水洗涤至中性，干燥，得到铷掺杂BiVO3光触媒剂；
（4）环保型降解甲醛光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：56 mL，多孔鱼腥草粉：36g，聚丙烯酸：3g，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：5g，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。
实施例2
（1）鱼腥草粉预处理：在反应器中，分别加入，去离子水：104mL，浓硫酸：30mL，搅拌均匀，冷至室温，高锰酸钾：8g，溶解，再加入鱼腥草粉：32g，室温浸泡8h，再煮沸35min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，将固体放入体积百分浓度为12%乙二胺溶液中，固液比为1g:10~20mL，浸泡15 h，固液分离，再用去离子水洗涤至中性，干燥，得到预处理鱼腥草粉；
（2）多孔鱼腥草粉制备：在反应器中，分别加入，去离子水：64 mL，可溶性淀粉：8g，鸡蛋清：70g，加热搅拌溶解，预处理鱼腥草粉：58g，超声分散40min，于-18℃冷冻，再移入冷冻干燥机干燥24小时，研磨，得到多孔鱼腥草粉；
（3）铷掺杂BiVO3光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，4mol/L硝酸：174 mL，五氧化二钒：8g，搅拌溶解，硝酸铷：2g，氧化铋：16g，搅拌溶解，用氨水调节体系的pH为5.0，将其转移到反应釜中，密封，温度升至140±2℃恒温，反应18h，冷却至室温，固液分离，去离子水洗涤至中性，干燥，得到铷掺杂BiVO3光触媒剂；
（4）环保型降解甲醛光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：108 mL，多孔鱼腥草粉：76g，聚丙烯酸：4g，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：12g，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。
实施例3
（1）鱼腥草粉预处理：在反应器中，分别加入，去离子水：58mL，浓硫酸：13 mL，搅拌均匀，冷至室温，高锰酸钾：6g，溶解，再加入鱼腥草粉：12g，室温浸泡8h，再煮沸35min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，将固体放入体积百分浓度为12%乙二胺溶液中，固液比为1g:10~20mL，浸泡15 h，固液分离，再用去离子水洗涤至中性，干燥，得到预处理鱼腥草粉；
（2）多孔鱼腥草粉制备：在反应器中，分别加入，去离子水：36 mL，可溶性淀粉：2g，鸡蛋清：30g，加热搅拌溶解，预处理鱼腥草粉：32g，超声分散40min，于-18℃冷冻，再移入冷冻干燥机干燥24小时，研磨，得到多孔鱼腥草粉；
（3）铷掺杂BiVO3光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，4mol/L硝酸：83 mL，五氧化二钒：3g，搅拌溶解，硝酸铷：2g，氧化铋：12g，搅拌溶解，用氨水调节体系的pH为5.0，将其转移到反应釜中，密封，温度升至140±2℃恒温，反应22h，冷却至室温，固液分离，去离子水洗涤至中性，干燥，得到铷掺杂BiVO3光触媒剂；
（4）环保型降解甲醛光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：58mL，多孔鱼腥草粉：35g，聚丙烯酸：2g，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：8g，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。
实施例4
（1）鱼腥草粉预处理：在反应器中，分别加入，去离子水：106 mL，浓硫酸：29mL，搅拌均匀，冷至室温，高锰酸钾：5g，溶解，再加入鱼腥草粉：15g，室温浸泡8h，再煮沸35min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，将固体放入体积百分浓度为12%乙二胺溶液中，固液比为1g:10~20mL，浸泡15 h，固液分离，再用去离子水洗涤至中性，干燥，得到预处理鱼腥草粉；
（2）多孔鱼腥草粉制备：在反应器中，分别加入，去离子水：72 mL，可溶性淀粉：8g，鸡蛋清：64g，加热搅拌溶解，预处理鱼腥草粉：56g，超声分散40min，于-18℃冷冻，再移入冷冻干燥机干燥24小时，研磨，得到多孔鱼腥草粉；
（3）铷掺杂BiVO3光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，4mol/L硝酸：172mL，五氧化二钒：4g，搅拌溶解，硝酸铷：2g，氧化铋：22g，搅拌溶解，用氨水调节体系的pH为5.0，将其转移到反应釜中，密封，温度升至140±2℃恒温，反应21h，冷却至室温，固液分离，去离子水洗涤至中性，干燥，得到铷掺杂BiVO3光触媒剂；
（4）环保型降解甲醛光触媒剂的制备：在反应器中，分别加入，去离子水：110mL，多孔鱼腥草粉：70g，聚丙烯酸：4g，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：16g，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。
使用方法：将实施例1~4所制备的环保型降解甲醛光触媒剂，分别装进没有光线的密封体系中、日光光线的密封体系中，体系中甲醛浓度相同，经过检测，4小时后，没有光线的密封体系中甲醛含量为原含量的83%。日光光线的密封体系中甲醛含量为原含量的0.5%。说明本申请所制备环保型降解甲醛光触媒剂分解效率达到99%以上，远远高于合格的国家标准。检测时环保型降解甲醛光触媒剂对环境的温度、湿度没有特殊要求（不需像冷触媒或热触媒一样，需要低温条件或热条件），所以使用条件不受限制， 比冷触媒和热触媒的使用范围更加广泛，使用成本更低。
Claims (4)
1.一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：
（1）鱼腥草粉预处理：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：52~58%，浓硫酸：24~28%，搅拌均匀，冷至室温，高锰酸钾：4~6%，溶解，再加入鱼腥草粉：12~16%，各组分之和为百分之百，室温浸泡8h，再煮沸35min，冷却后用去离子水洗涤至中性，固液分离，将固体放入体积百分浓度为12%乙二胺溶液中，固液比为1g:10~20mL，浸泡15 h，固液分离，再用去离子水洗涤至中性，干燥，得到预处理鱼腥草粉；
（2）多孔鱼腥草粉制备：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水： 32~36%，可溶性淀粉：2~4%，鸡蛋清：30~35%，加热搅拌溶解，预处理鱼腥草粉：28~32%，各组分之和为百分之百，超声分散40min，于-18℃冷冻，再移入冷冻干燥机干燥24小时，研磨，得到多孔鱼腥草粉；
（3）铷掺杂BiVO3光触媒剂的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，4mol/L硝酸：83~87%，五氧化二钒：2~5%，搅拌溶解，硝酸铷：1.0~2.0%，氧化铋：8~12%，各组分之和为百分之百，搅拌溶解，用氨水调节体系的pH为5.0，将其转移到反应釜中，密封，温度升至140±2℃恒温，反应18~22h，冷却至室温，固液分离，去离子水洗涤至中性，干燥，得到铷掺杂BiVO3光触媒剂；
（4）环保型降解甲醛光触媒剂的制备：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：54~58%，多孔鱼腥草粉：34~38%，聚丙烯酸：2~4%，超声分散，再加入铷掺杂BiVO3光触媒剂：4~8%，各组分之和为百分之百，继续超声分散30min，固液分离，去离子水洗涤，干燥，得到环保型降解甲醛光触媒剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的鱼腥草为天然成熟根茎叶经粉碎，用220目的筛子过筛，将过筛后鱼腥草粉经质量百分浓度为8%硅酸钠溶液，在70±2℃恒温，搅拌处理40 min，固液分离，用去离子水洗至中性，得到鱼腥草粉。
3.根据权利要求1所述的一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的五氧化二钒与氧化铋的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种环保型降解甲醛光触媒剂的制备方法，其特征在于，所述的环保型降解甲醛光触媒剂中铷掺杂BiVO3的质量百分含量为4.0~10%；多孔鱼腥草作为催化剂的载体，其质量百分含量要大于90%。
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