CN110559992A - 常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺及其产品和应用 - Google Patents

常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺及其产品和应用，依序包括真空预处理、表面盐酸处理、干燥和氧化处理、无机强酸铵盐处理、干燥处理，将得到的椰壳活性炭铺平，于烘箱60‑80℃干燥24‑48h，得到所需产物。本发明的制备工艺简单，制备的产品改性椰壳活性炭性在甲醛浓度≤2mg/m3时去除率也能达到100%，而且能维持很长时间。

Description

常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备 工艺及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种椰壳活性炭的改性方法，具体涉及一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺及其产品和应用。
背景技术
甲醛（HCHO）是一种常见的室内、车内空气污染物，对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常等方面，国家职业安全和健康组织已经公布甲醛可能对人有致癌作用，因此受到人们越来越广泛的关注。
《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T 27630-2011）以及《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）中规定甲醛最高容许浓度为0.1 mg/m3；《室内空气中甲醛的卫生标准》（GB/T16127-1995）规定甲醛最高容许浓度为0.08 mg/m3。
室内、车内甲醛浓度较低，治理难度较大。其治理技术和方法主要有反应吸收法、光催化氧化法、臭氧氧化法、燃烧法等方法。反应吸收法设备较大不适合车内、室内使用；光催化法需要额外光源，容易造成光污染；臭氧法虽然有一定效果，但是臭氧味道大而且对人体有伤害；燃烧法对设备要求很高，不适合家用。
活性炭以其高比表面积、空隙结构可调等优点，在甲醛治理领域得到广泛应用。单一的活性炭虽然有甲醛吸附功能，但吸附能力有限，吸附饱和后容易造成二次污染。因此基于活性炭材料的改性技术得到了广泛应用，其中市面除甲醛改性活性炭主要分为如下三类：
（1）基于催化机理的改性活性炭，活性组分容易失活，使用寿命不长，而且成本较高；
（2）基于物理吸附改性活性炭，容易饱和，造成二次污染；
（3）基于酸、或者碱改性的化学吸附活性炭，其对低浓度甲醛去除率不高。
现有的活性炭改性处理虽然一定程度上提高了吸附能力，但是对低浓度甲醛去除性能还不够理想，穿透时间还不够长。本发明采用了椰壳活性炭材料复合改性技术，利用分布在孔道内外表面的超微晶体化学反应大幅度提高椰壳活性炭去除甲醛的性能，为室内、车内甲醛有效治理提供了途径。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺，对椰壳活性炭进行真空加热改性、盐酸表面改性和无机强酸铵盐改性处理，依序包括如下步骤：
步骤1真空预处理：将椰壳活性炭于烘箱中80-150℃抽真空预处理12-24h，对对椰壳活性炭进行真空加热改性；
步骤2表面盐酸处理：将步骤1真空预处理过的活性炭用等体积浓度为0.1-0.5mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；
步骤3干燥处理：将步骤2得到的椰壳活性炭铺平，于烘箱80-100℃干燥12-24h后，将得到的椰壳活性炭采用30%双氧水等体积浸渍，于烘箱80-100℃干燥12-24h；
步骤4无机强酸铵盐处理：将步骤3得到的椰壳活性炭用等体积0.05-0.25M无机强酸铵盐溶液浸渍，过滤抽去多余盐溶液；
步骤5干燥处理：将步骤4得到的椰壳活性炭铺平，于烘箱60-80℃干燥24-48h。
其中，所述步骤4中无机强酸铵盐溶液为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵。
本发明提供一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭，根据上述任一所述工艺制备得到。
本发明提供一种无机强酸铵盐改性椰壳活性炭在常温高效去除空气中低浓度甲醛的应用。
所有改性椰壳活性炭的甲醛去除率评价在如下固定床微反应器中进行：石英材质，内径8mm，长250mm。
评价方法可为：一路空气流经三聚甲醛扩散管并经过裂解炉高温裂解以产生甲醛气体，然后该甲醛气体进入混气罐；另一路空气作为稀释气体同时进入混气罐，混气罐出来的混合气体流经上述固定床微反应器。所述的混合气体中O2含量为～21%，甲醛含量为～2mg/m3，其余为N2。气体流量400ml/min。催化材料的用量为0.2g。固定床微反应器温度为： 25℃±5℃。
通过上述步骤，本发明对椰壳活性炭进行了真空加热改性、盐酸表面改性和无机强酸铵盐改性处理。甲醛气体进入该改性后的活性炭，首先物理吸附在活性炭丰富的孔道表面，然后甲醛与改性处理后负载在表面上碱性基团等发生化学反应，从而高效去除空气中的甲醛。
本发明的有益效果是：
（1）原料稳定，价格低廉；
（2）工艺简单，易于工业化生产；
（3）结合物理吸附和化学反应各自特点，有效去除甲醛；
（4）甲醛浓度≤2mg/m3，去除率也能达到100%；
（5）单位吸附量提高明显，穿透时间较长。
具体实施方式
以下通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
所有改性椰壳活性炭的甲醛去除率评价在如下固定床微反应器中进行：石英材质，内径8mm，长250mm，详见。
评价方法可为：一路空气流经三聚甲醛扩散管并经过裂解炉高温裂解以产生甲醛气体，然后该甲醛气体进入混气罐；另一路空气作为稀释气体同时进入混气罐，混气罐出来的混合气体流经上述固定床微反应器。所述的混合气体中O2含量为～21%，甲醛含量为～2mg/m3，其余为N2。气体流量400ml/min。催化材料的用量为0.2g。固定床微反应器温度为： 25℃±5℃。
比较例1
取60ml椰壳活性炭于烘箱中100℃抽真空热处理18h；真空热处理过的椰壳活性炭用60ml 0.5mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；椰壳活性炭铺平于烘箱100℃干燥12h，冷却后得到一种改性椰壳活性炭。将该活性炭经过前述评装置进行评价，甲醛去除率100%，穿透时间219min，详见表1 吸附剂制备条件及评价结果。
比较例2
取60ml椰壳活性炭于烘箱中125℃抽真空热处理12h；上述干燥后的活性炭，于60ml0.25M硫酸铵溶液中浸渍16h，过滤抽去多余盐溶液；最后将该椰壳活性炭铺平烘箱80℃干燥24h，冷却后得到一种改性椰壳活性炭。将该活性炭经过前述评装置进行评价，甲醛去除率100%，穿透时间321min，详见表1 吸附剂制备条件及评价结果。
实施例1
取60ml椰壳活性炭于烘箱中125℃抽真空热处理12h；真空热处理过的椰壳活性炭用60ml 0.2mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；椰壳活性炭铺平于烘箱100℃干燥12h；干燥后的椰壳活性炭采用30%双氧水等体积浸渍，于烘箱90℃干燥12h；氧化处理后的活性炭，于60ml 0.15M硫酸铵溶液中浸渍16h，过滤抽去多余盐溶液；最后将该椰壳活性炭铺平烘箱80℃干燥24h，冷却后得到一种无机强酸铵盐改性椰壳活性炭。将该活性炭经过前述评装置进行评价，甲醛去除率100%，穿透时间1591min，详见表1 吸附剂制备条件及评价结果。
实施例2
取60ml椰壳活性炭于烘箱中150℃抽真空热处理12h；真空热处理过的椰壳活性炭用60ml 0.5mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；椰壳活性炭铺平于烘箱80℃干燥24h；干燥后的椰壳活性炭采用30%双氧水等体积浸渍，于烘箱90℃干燥12h；氧化处理后的活性炭，于60ml 0.20M硝酸铵溶液中浸渍16h，过滤抽去多余盐溶液；最后将该椰壳活性炭铺平烘箱60℃干燥48h，冷却后得到一种无机强酸铵盐改性椰壳活性炭。将该活性炭经过前述评装置进行评价，甲醛去除率100%，穿透时间1629min，详见表1 吸附剂制备条件及评价结果。
实施例3
取60ml椰壳活性炭于烘箱中125℃抽真空热处理12h；真空热处理过的椰壳活性炭用60ml 0.3mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；椰壳活性炭铺平于烘箱100℃干燥12h；干燥后的椰壳活性炭采用30%双氧水等体积浸渍，于烘箱90℃干燥12h；氧化处理后的活性炭，于60ml 0.25M硫酸铵溶液中浸渍16h，过滤抽去多余盐溶液；最后将该椰壳活性炭铺平烘箱60℃干燥24h，冷却后得到一种无机强酸铵盐改性椰壳活性炭。将该活性炭经过前述评装置进行评价，甲醛去除率100%，穿透时间1910min，详见表1 吸附剂制备条件及评价结果。
实施例4
取60ml椰壳活性炭于烘箱中100℃抽真空热处理24h；真空热处理过的椰壳活性炭用60ml 0.1mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；椰壳活性炭铺平于烘箱80℃干燥24h；干燥后的椰壳活性炭采用30%双氧水等体积浸渍，于烘箱90℃干燥12h；氧化处理后的活性炭，于60ml 0.05M硫酸铵溶液中浸渍16h，过滤抽去多余盐溶液；最后将该椰壳活性炭铺平烘箱80℃干燥24h，冷却后得到一种无机强酸铵盐改性椰壳活性炭。将该活性炭经过前述评装置进行评价，甲醛去除率100%，穿透时间1847min，详见表1 吸附剂制备条件及评价结果：
备注：*此处穿透时间是指入口甲醛浓度为2 mg/m3，当出口甲醛浓度大于0.1 mg/m3时的时间。从上表1可以确认，本发明方法制备的产品常温去除空气中甲醛的效果优异。
本发明的有益效果是：
（6）原料稳定，价格低廉；
（7）工艺简单，易于工业化生产；
（8）结合物理吸附和化学反应各自特点，有效去除甲醛；
（9）甲醛浓度≤2mg/m3，去除率也能达到100%；
（10）单位吸附量提高明显，穿透时间较长。
以上实施例的描述是便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺，其特征在于，对椰壳活性炭进行了真空加热改性、盐酸表面改性和无机强酸铵盐改性处理，依序包括如下步骤：
步骤1真空预处理：将椰壳活性炭于烘箱中80-150℃抽真空预处理12-24h，对对椰壳活性炭进行真空加热改性；
步骤2表面盐酸处理：将步骤1真空预处理过的活性炭用等体积浓度为0.1-0.5mol/L的盐酸溶液浸渍12h，过滤抽去多余酸液；
步骤3干燥和氧化处理：将步骤2得到的椰壳活性炭铺平，于烘箱80-100℃干燥12-24h后，将干燥的椰壳活性炭采用30%双氧水等体积浸渍，于烘箱80-100℃干燥12-24h；
步骤4无机强酸铵盐处理：将步骤3得到的椰壳活性炭用等体积0.05-0.25M无机强酸铵盐溶液浸渍，过滤抽去多余盐溶液；
步骤5干燥处理：将步骤4得到的椰壳活性炭铺平，于烘箱60-80℃干燥24-48h。
2.如权利要求1所述的常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭的制备工艺，其特征是：所述步骤4中无机强酸铵盐为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵。
3.一种常温去除空气中甲醛的无机强酸铵盐改性椰壳活性炭，其特征在于根据权利要求1或2所述工艺制备得到。
4.一种根据权利要求3所述无机强酸铵盐改性椰壳活性炭在常温高效去除空气中低浓度甲醛的应用。
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