CN110339810A - 一种甲醛吸附用活性炭及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用活性炭浸渍不同溶液制备甲醛吸附用活性炭及其制备方法，涉及活性炭技术领域，所述甲醛吸附用活性炭包括以下重量份的原料：活性炭5000份、胺类化合物10～100份、表面活性剂1～5份、纳米二氧化钛0.5～5份、香精1～2.5份；制备步骤包括：(1)将胺类化合物、表面活性剂、纳米二氧化钛、香精分别制成浸渍溶液；(2)将活性炭分别依次加入到上述(1)中得到的浸渍液中浸渍并干燥即得本发明所述甲醛吸附用活性炭。本发明以具有良好吸附能力的活性炭为载体，对活性炭进行甲醛捕捉物质的浸渍，可增强其甲醛吸附能力。本发明制备方法简单，易于重复及大规模生产，成本较低，甲醛吸附效果较好，可以用于汽车、工厂等地的甲醛吸收。

Description

一种甲醛吸附用活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及活性炭技术领域，具体涉及一种甲醛吸附用活性炭及其制备方法。
背景技术
甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛易致癌、致畸，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。研究表明，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺、肝及免疫功能异常等方面。
游离甲醛在现代生活的很多场合多有存在，如家装板材、室内涂料、化纤产品或服装面料等都有一定数量的游离甲醛。多孔材料因具有较大的比表面积和较强的吸附性能，因此利用多孔材料制备对游离甲醛有较好吸收作用的产品，目前得到了社会的广泛关注。
对于甲醛吸附产品的研究与制备，前人做了相应的研究，如中国发明专利申请201610947921.8公开了一种甲醛吸附剂。该甲醛吸附产品由以下组分和含量构成：超细硅藻土粉10～50份、乙烯脲5～20份、微晶纤维素3～6份、改性后纳米TiO25～10份，其中，改性过的超细硅藻土粉、ZnO/纳米TiO2复合材料按专利中相应步骤制备。该发明选用硅藻土作载体，并且经改性过的超细硅藻土粉在具有较大比表面积和高孔隙率的同时具有耐潮、不霉变、防虫蛀等优点，解决了纳米TiO2自身的团聚问题，同时各种功能组分相配合能达到较好的甲醛吸附效果。而在实际的生产中，成分物质的改性会增加产品制备的时间，并且工艺的复杂同时使产品的制备更困难，可能会导致产品性能不稳定影响甲醛吸附效果。
此外，中国发明专利申请201710628825.1公开了一种室内甲醛吸附用活性炭的制备方法，包括如下步骤：将竹粉、瓜尔胶、甲醇混合均匀，加入氢氧化钠溶液，搅拌状态下升温滴加环氧氯丙烷、3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，升温继续搅拌，降温，调节体系pH值为7.2～7.6，抽滤，干燥，粉碎得到第一预制料；将第一预制料、粉煤灰、水混合均匀，加入微晶纤维素搅拌均匀，造粒，干燥得到第二预制料；将第二预制料升温煅烧，升温继续煅烧得到室内甲醛吸附用活性炭。该发明提出的室内甲醛吸附用活性炭的制备方法，制作成本低，所得活性炭表面形成网状高分子膜，含有大量吸附孔洞，而且孔密度极高，对室内甲醛有较好的净化效果。而该发明净化作用主要体现在物理吸附上，可能会使吸附作用受到限制，或使甲醛净化效果不稳定。
发明内容
基于背景技术存在的各种问题，本发明提供了一种甲醛吸附用活性炭及其制备方法，所得产品对甲醛的净化有物理、化学协同作用效果，甲醛吸收效果明显，且吸收作用稳定，无额外的有毒或刺激性成分，同时制作简便、成本低廉。
本发明采用如下技术方案：
所述甲醛吸附用活性炭按重量份计，由包括如下配比的原料制备而成：活性炭5000份、胺类化合物10～100份、表面活性剂1～5份、纳米二氧化钛0.5～5份、市售香精1～2.5份。
其中，所述活性炭为木质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭或煤质活性炭。
其中，所述胺类化合物至少包括尿素、磷酸二氢铵及磷酸氢二铵。
其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
其中，所述香精为通用市售固体香精。
活性炭为多孔固体炭质，比表面积大，孔径适中，分布均匀，对于一定直径范围内的分子有较好的吸附作用。胺类化合物为高效的甲醛吸附剂，可通过化学作用与甲醛发生反应，达到良好的甲醛净化效果。表面活性剂十二烷基苯磺酸钠有较好的渗透及分散作用，可使胺类化合物能够有效地分散到活性炭中，提高活性炭中胺类化合物的含量。纳米二氧化钛为天然光触媒助剂，可与甲醛实现较好的吸附作用。市售香精可通过不同种类增加活性炭的嗅觉体验，使产品达到良好的嗅觉效果。
优选的，所述甲醛吸附用活性炭按重量份计，由包括如下配比的原料制备而成：活性炭5000份、胺类化合物10～80份、表面活性剂1～3份、纳米二氧化钛1～3.5份、市售香精1.5～2份。
本发明的一种甲醛吸附用活性炭的制备方法，包括如下步骤：
(1)胺类化合物溶液的制备：将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(2)表面活性剂溶液的制备：将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(3)纳米二氧化钛悬浮液的制备：将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为800～1800W，超声时间为10～50min。
(4)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(5)将活性炭浸渍于步骤(1)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，干燥至绝干，得混合物；
(6)将上述步骤(5)所得混合物于步骤(2)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)市售香精溶液中浸渍30min后，干燥至绝干。
进一步，所述制备步骤(5)～(8)中干燥温度为30～90℃，干燥时间以使产品达到绝干状态为准。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明以活性炭为载体，充分利用了活性炭充分的空隙和较大的比表面积，通过胺类化合物与纳米二氧化钛的加入，在表面活性剂的作用下，充分实现了物理吸附和化学反应的协同作用对甲醛的良好吸收，甲醛吸收速度快且作用稳定持久；
(2)本发明工艺简单、制备方便，对操作及设备无较高要求，且原料来源广泛易得，成本低廉，可实现较小空间的甲醛吸收，便于携带，因此，本发明具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步具体描述，但并不局限于这些实施例。
实施例1：
(1)按以下重量配比进行备料：
其中，胺类化合物为广西大学资源环境与材料学院自行配制的粉剂，包括尿素1份、磷酸二氢铵1.2份及磷酸氢二铵0.8份，将其研磨均匀，混合均匀。
(2)将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(3)将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(4)将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为1200W，超声时间为30min。
(5)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(6)将活性炭浸渍于步骤(2)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(9)将上述步骤(8)所得混合物于步骤(5)市售香精溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，即得甲醛吸附用活性炭。
本实施例所得甲醛吸附用活性炭的效果指标见表1。
实施例2：
(1)按以下重量配比进行备料：
其中，胺类化合物为广西大学资源环境与材料学院自行配制的粉剂，包括尿素0.8份、磷酸二氢铵1.5份及磷酸氢二铵0.8份，将其研磨均匀，混合均匀。
(2)将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(3)将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(4)将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为800W，超声时间为40min。
(5)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(6)将活性炭浸渍于步骤(2)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(9)将上述步骤(8)所得混合物于步骤(5)市售香精溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，即得甲醛吸附用活性炭。
本实施例所得甲醛吸附用活性炭的效果指标见表1。
实施例3：
(1)按以下重量配比进行备料：
其中，胺类化合物为广西大学资源环境与材料学院自行配制的粉剂，包括尿素1.2份、磷酸二氢铵1.2份及磷酸氢二铵1份，将其研磨均匀，混合均匀。
(2)将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(3)将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(4)将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为1800W，超声时间为20min。
(5)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(6)将活性炭浸渍于步骤(2)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(9)将上述步骤(8)所得混合物于步骤(5)市售香精溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，即得甲醛吸附用活性炭。
本实施例所得甲醛吸附用活性炭的效果指标见表1。
实施例4：
(1)按以下重量配比进行备料：
其中，胺类化合物为广西大学资源环境与材料学院自行配制的粉剂，包括尿素1.2份、磷酸二氢铵1.2份及磷酸氢二铵1份，将其研磨均匀，混合均匀。
(2)将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(3)将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(4)将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为1800W，超声时间为40min。
(5)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(6)将活性炭浸渍于步骤(2)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(9)将上述步骤(8)所得混合物于步骤(5)市售香精溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，即得甲醛吸附用活性炭。
本实施例所得甲醛吸附用活性炭的效果指标见表1。
实施例5：
(1)按以下重量配比进行备料：
其中，胺类化合物为广西大学资源环境与材料学院自行配制的粉剂，包括尿素1.2份、磷酸二氢铵1.2份及磷酸氢二铵1份，将其研磨均匀，混合均匀。
(2)将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(3)将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(4)将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为1500W，超声时间为30min。
(5)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(6)将活性炭浸渍于步骤(2)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，50℃下干燥至绝干，得混合物；
(9)将上述步骤(8)所得混合物于步骤(5)市售香精溶液中浸渍30min后，60℃下干燥至绝干，即得甲醛吸附用活性炭。
本实施例所得甲醛吸附用活性炭的效果指标见表1。
对照例：
本发明的对照例选用未经任何处理的等量活性炭粉末，通过对照例与实施例对甲醛吸收效率以及甲醛吸收稳定性的对比，以检验本发明所述的一种甲醛吸附用活性炭的性能。
取上述实施例1～5与对照例，严格依据GB/T18883-2002，即《室内空气质量标准》的规定，测定游离甲醛的含量(1小时平均值)，测试结果如表1所示。标准中规定空气中甲醛含量≤0.1mg/m3，由曲线可知，在室内游离甲醛含量远超国标要求情况下，游离甲醛的减少速度极快，所有实施例均在15天内可达到国标标准并在之后趋于较低的稳定浓度，其中含胺类化合物和纳米二氧化钛最多的对照例4在实验第6天就达到小于国家标准的规定释放量要求，而对照例在60天内仍然没有达到国家标准对游离甲醛含量的要求，证明该发明产品对游离甲醛有着吸收作用且作用效果稳定。
本发明操作工艺简单，对设备无较高要求，制作的产品对游离甲醛吸收作用明显，有稳定的长久作用效果，并且无额外的刺激性成分。
上述实施例对本发明做了一定的详尽阐述，但并不局限本发明的使用范围，本着本发明的发明精神在其上做出一定的修改、改进等，均要在本发明保护范围内。
表1

Claims (10)

1.一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于，所述甲醛吸附用活性炭按重量份计，由包括如下配比的原料制备而成：活性炭5000份、胺类化合物10～100份、表面活性剂1～5份、纳米二氧化钛0.5～5份、香精1～2.5份。
2.根据权利要求1所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于，所述甲醛吸附用活性炭按重量份计，由包括如下配比的原料制备而成：活性炭5000份、胺类化合物10～80份、表面活性剂1～3份、纳米二氧化钛1～3.5份、香精1.5～2份。
3.根据权利要求1所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于：所述活性炭为木质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭或煤质活性炭。
4.根据权利要求1所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于：所述胺类化合物至少包括尿素、磷酸二氢铵及磷酸氢二铵。
5.根据权利要求4所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于：所述胺类化合物中尿素、磷酸二氢铵及磷酸氢二铵之间的重量份为0.8～1.2、0.5～1.5和0.5～1.5。
6.根据权利要求1所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于：所述纳米二氧化钛的粒径为5-50nm。
8.根据权利要求1所述的一种甲醛吸附用活性炭，其特征在于：所述香精为通用市售固体香精。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的甲醛吸附用活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备步骤如下：
(1)胺类化合物溶液的制备：将胺类化合物均匀分散在蒸馏水中配置成10％溶液，搅拌均匀；
(2)表面活性剂溶液的制备：将表面活性剂均匀分散在蒸馏水中配置成2％的溶液，搅拌均匀；
(3)纳米二氧化钛悬浮液的制备：将纳米二氧化钛加入蒸馏水中，搅拌均匀后超声分散成悬浮液；其中二氧化钛悬浮液的制备浓度为1％，超声功率为800～1800W，超声时间为10～50min。
(4)香精溶液的制备：将市售固体香精均匀分散在蒸馏水中配置成2％溶液，搅拌均匀。
(5)将活性炭浸渍于步骤(1)所得胺类化合物溶液中浸渍30min后，干燥至绝干，得混合物；
(6)将上述步骤(5)所得混合物于步骤(2)所得表面活性剂溶液中浸渍30min后，干燥至绝干，得混合物；
(7)将上述步骤(6)所得混合物于步骤(3)所得纳米二氧化钛悬浮液中浸渍30min后，干燥至绝干，得混合物；
(8)将上述步骤(7)所得混合物于步骤(4)市售香精溶液中浸渍30min后，干燥至绝干。
10.根据权利要求9所述的一种甲醛吸附用活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备步骤(5)～(8)中干燥温度为30～90℃，干燥时间以使产品达到绝干状态为准。
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