CN111558360B - 一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保领域，具体关于一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法；本发明的一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，本发明提供了一种具有光解甲醛功能的甲醛吸附剂的制备方法，本发明生物质炭使用生物质碳，改性膨润土和一种胺改性石墨中空微球作为吸附剂的基体材料，并在基体材料上负载二氧化钛、铁氧化物和二氧化锰，本发明利用这些氧化物光催化的特性与吸附剂的基体材料相结合，使本发明在吸收甲醛的同时具有光催化降解甲醛的能力；本发明使用的生物质碳，改性膨润土和一种胺改性石墨中空微球混合吸附剂的基体材料具有较好的甲醛吸附作用，本实验使用材料加单易得，陈本低廉，具有较好的应用的价值。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其是一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
背景技术
随着人们对生活品质要求的提高，室内空气污染物的治理已经成为一种社会问题，尤其是室内甲醛污染物的处理。日常生活中的甲醛主要来自于室内装修材料，如由人造板材（如刨花板，纤维板和胶合板等）组装成的家具、涂料或者壁纸等装饰材料散发出来，若不除去会对人的人体造成较大伤害。
CN109173567A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。该发明甲醛吸附剂其活性组分稳定，吸附效率高。该发明还涉及一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
CN107159106A涉及一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，包括：(1)预处理：分子筛原粉在100-150℃干燥6小时，在400-550℃中焙烧3小时，干燥器中冷却至室温，粉碎过筛；(2)表面碱化改性：所得样品在Na2CO3溶液中浸渍于Na2CO3溶液中12.5-15小时后过滤，得到的滤渣在100-150℃干燥6小时，在400-550℃中焙烧3小时，烘干，粉碎过筛；(3)过渡金属离子改性：所得样品置于0.015mol˙L-1可溶性过渡金属溶液中，在70-90℃搅拌3小时，过滤，用去离子水水洗3次，在100-150℃干燥6小时，在400-550℃中焙烧3小时；(4)重复步骤(3)两次，即得甲醛吸附剂。该发明得到的甲醛吸附剂选择性强，对甲醛类极性分子亲和力高，容纳空间大，吸附力强，不存在脱附现象，可靠性高，还可吸附室内苯系物、氨等其它污染物。
CN108905988A公开了一种室内甲醛高效吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：1)分别将茶叶、稻壳、荞麦壳和松塔粉碎；2)除去杂质，放入烘箱中干燥；3)将经步骤2)干燥过的松塔炭化活化，得到炭化活化的松塔；4)将经步骤2)干燥过的稻壳和荞麦壳用饱和碳酸钠溶液浸泡2～5小时，过滤后风干，再炭化活化，得到炭化活化的稻壳和荞麦壳；5)将经步骤2)干燥过的茶叶、炭化活化的松塔、炭化活化的稻壳和炭化活化的荞麦壳混合均匀，得到吸附剂。该发明的吸附剂吸附力强、吸附量大、速率快、成本低，原料为废弃茶叶、稻壳、荞麦壳、松塔等农林业废弃物，将材料的吸附性能和药用价值充分结合，实现资源化利用，变废为宝。
以上专利以及现有技术制备的甲醛吸附剂以介孔材料为主，吸收的甲醛在介孔中残留，一段时间后达到饱和后就失去了除甲醛功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将50-70份的生物质放入500-600℃的煅烧炉中煅烧1-5h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与10-30份的改性膨润土，5-15份的胺改性石墨中空微球混合均匀后放入200-300份的质量浓度为5%-10%的盐酸中，控温50-80℃，加热处理30-60min，然后静置浸泡10-30h，取出后洗涤至中性后使用80-100份的质量浓度为5%-15%双氧水溶液处理30-60min，取出后洗涤，得到混合物；然后将3.6-8.2份的三氯化钛，0.3-0.8份的硝酸铁，0.1-0.6份的硝酸锰和80-120份的水混合均匀，用盐酸调节pH值为2-5，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温120-150℃，反应1-10h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的胺改性石墨中空微球得制备方法如下：
按照质量份数，将12-26份的石墨氧化物粉，0.3-0.8份的十二烷基硫酸钠，1.2-3.7份的二乙烯三胺，0.6-1.8份的乙二醇加入到200-500份的水中，混合均匀后超声分散1-5h，然后将18-38份的聚苯乙烯微球分散于300-600份的水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温30-50℃，搅拌反应10-20h，完成后加入3.8-6.4份的水合肼，然后控温到90-105℃，反应20-40min，然后过滤分离，干燥后与150-300份的甲苯混合，控温60-80℃，轻微搅拌20-30min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
所述的生物质为玉米秸秆或椰子壳渣或甘蔗渣。
所述的惰性气体为氮气或氩气。
所述的生物质炭粉末为80-200目。
所述的改性膨润土是将10-30份的原钙基膨润土加入50-80份的质量份数为15%-25%的硫酸溶液中，保温到90-100℃，反应3-6h，完成后洗涤至中性，然后在120-150℃的烘箱中干燥1-5h得到。
本发明的一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，本发明提供了一种具有光解甲醛功能的甲醛吸附剂的制备方法，本发明生物质炭使用生物质碳，改性膨润土和一种胺改性石墨中空微球作为吸附剂的基体材料，并在基体材料上负载二氧化钛、铁氧化物和二氧化锰，本发明利用这些氧化物光催化的特性与吸附剂的基体材料相结合，使本发明在吸收甲醛的同时具有光催化降解甲醛的能力；本发明使用的生物质碳，改性膨润土和一种胺改性石墨中空微球混合吸附剂的基体材料具有较好的甲醛吸附作用，本实验使用材料加单易得，陈本低廉，具有较好的应用的价值。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
取 500cm3棕色集气瓶作为吸附反应装置，将吸附剂样品悬挂在集气瓶上空，集气瓶用反口橡胶塞密封，吸附装置放在恒温箱中来控制吸附反应的温度。将定甲醛溶液滴入集气瓶中，加热使其充分挥发，集气瓶内气态甲醛的初始浓度为 400 mg×m-3；采用 4160-19．99m 型甲醛分析仪，对所制备的甲醛吸附剂样品的甲醛吸附性能进行测定；试验完成后将实验制备的甲醛吸附剂在阳光下照射5h，然后继续测定甲醛吸附性。采用 ASAP2020 型比表面积分析仪测定所制备的甲醛吸附剂的比表面积。本实验采用活性炭吸附剂做对比。活性炭吸附剂的甲醛吸附量为0.16mg/g，阳光照射后其吸附量为0.04mg/g，比表面积为18.2m2×g-1。.
实施例1
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将50g生物质放入500℃的煅烧炉中煅烧1h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与10g改性膨润土，5g胺改性石墨中空微球混合均匀后放入200g质量浓度为5%的盐酸中，控温50℃，加热处理30min，然后静置浸泡10h，取出后洗涤至中性后使用80g质量浓度为5%双氧水溶液处理30min，取出后洗涤，得到混合物；然后将3.6g三氯化钛，0.3g硝酸铁，0.1g硝酸锰和80g水混合均匀，用盐酸调节pH值为2，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温120℃，反应1h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的胺改性石墨中空微球得制备方法如下：
按照质量份数，将12g石墨氧化物粉，0.3g十二烷基硫酸钠，1.2g二乙烯三胺，0.6g乙二醇加入到200g水中，混合均匀后超声分散1h，然后将18g聚苯乙烯微球分散于300g水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温30℃，搅拌反应10h，完成后加入3.8g水合肼，然后控温到90℃，反应20min，然后过滤分离，干燥后与150g甲苯混合，控温60℃，轻微搅拌20min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
所述的生物质为玉米秸秆。
所述的惰性气体为氮气。
所述的生物质炭粉末为80目。
所述的改性膨润土是将10g原钙基膨润土加入50g质量份数为15%的硫酸溶液中，保温到90℃，反应3h，完成后洗涤至中性，然后在120℃的烘箱中干燥1h得到。
本实验制备的甲醛吸附剂的甲醛吸附性量为0.37mg/g，阳光照射后其吸附量为0.35mg/g；吸附剂的比表面积为23.7 m2×g-1。
实施例2
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将60g生物质放入550℃的煅烧炉中煅烧3h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与20g改性膨润土，10g胺改性石墨中空微球混合均匀后放入240g质量浓度为8%的盐酸中，控温60℃，加热处理40min，然后静置浸泡20h，取出后洗涤至中性后使用90g质量浓度为10%双氧水溶液处理45min，取出后洗涤，得到混合物；然后将5.3g三氯化钛，0.5g硝酸铁，0.4g硝酸锰和100g水混合均匀，用盐酸调节pH值为3，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温130℃，反应5h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的胺改性石墨中空微球得制备方法如下：
按照质量份数，将18g石墨氧化物粉，0.5g十二烷基硫酸钠，2.5g二乙烯三胺，1.2g乙二醇加入到300g水中，混合均匀后超声分散3h，然后将28g聚苯乙烯微球分散于400g水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温40℃，搅拌反应15h，完成后加入4.7g水合肼，然后控温到95℃，反应30min，然后过滤分离，干燥后与230g甲苯混合，控温70℃，轻微搅拌25min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
所述的生物质为椰子壳渣。
所述的惰性气体为氩气。
所述的生物质炭粉末为150目。
所述的改性膨润土是将20g原钙基膨润土加入60g质量份数为20%的硫酸溶液中，保温到95℃，反应4h，完成后洗涤至中性，然后在130℃的烘箱中干燥3h得到。
本实验制备的甲醛吸附剂的甲醛吸附性量为0.39mg/g，阳光照射后其吸附量为0.36mg/g；吸附剂的比表面积为23.9 m2×g-1。
实施例3
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将70g生物质放入600℃的煅烧炉中煅烧5h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与30g改性膨润土，15g胺改性石墨中空微球混合均匀后放入300g质量浓度为10%的盐酸中，控温80℃，加热处理60min，然后静置浸泡30h，取出后洗涤至中性后使用100g质量浓度为15%双氧水溶液处理60min，取出后洗涤，得到混合物；然后将8.2g三氯化钛，0.8g硝酸铁，0.6g硝酸锰和120g水混合均匀，用盐酸调节pH值为5，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温150℃，反应10h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的胺改性石墨中空微球得制备方法如下：
按照质量份数，将26g石墨氧化物粉，0.8g十二烷基硫酸钠，3.7g二乙烯三胺，1.8g乙二醇加入到500g水中，混合均匀后超声分散5h，然后将38g聚苯乙烯微球分散于600g水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温50℃，搅拌反应20h，完成后加入6.4g水合肼，然后控温到105℃，反应40min，然后过滤分离，干燥后与300g甲苯混合，控温80℃，轻微搅拌30min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
所述的生物质为甘蔗渣。
所述的惰性气体为氩气。
所述的生物质炭粉末为200目。
所述的改性膨润土是将30g原钙基膨润土加入80g质量份数为25%的硫酸溶液中，保温到100℃，反应6h，完成后洗涤至中性，然后在150℃的烘箱中干燥5h得到。
本实验制备的甲醛吸附剂的甲醛吸附性量为0.41mg/g，阳光照射后其吸附量为0.37mg/g；吸附剂的比表面积为24.0 m2×g-1。
对比例1
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将50g生物质放入500℃的煅烧炉中煅烧1h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与10g改性膨润土混合均匀后放入200g质量浓度为5%的盐酸中，控温50℃，加热处理30min，然后静置浸泡10h，取出后洗涤至中性后使用80g质量浓度为5%双氧水溶液处理30min，取出后洗涤，得到混合物；然后将3.6g三氯化钛，0.3g硝酸铁，0.1g硝酸锰和80g水混合均匀，用盐酸调节pH值为2，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温120℃，反应1h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的生物质为玉米秸秆。
所述的惰性气体为氮气。
所述的生物质炭粉末为80目。
所述的改性膨润土是将10g原钙基膨润土加入50g质量份数为15%的硫酸溶液中，保温到90℃，反应3h，完成后洗涤至中性，然后在120℃的烘箱中干燥1h得到。
本实验制备的甲醛吸附剂的甲醛吸附性量为0.24mg/g，阳光照射后其吸附量为0.22mg/g；吸附剂的比表面积为21.4 m2×g-1。
对比例2
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将50g生物质放入500℃的煅烧炉中煅烧1h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与5g胺改性石墨中空微球混合均匀后放入200g质量浓度为5%的盐酸中，控温50℃，加热处理30min，然后静置浸泡10h，取出后洗涤至中性后使用80g质量浓度为5%双氧水溶液处理30min，取出后洗涤，得到混合物；然后将3.6g三氯化钛，0.3g硝酸铁，0.1g硝酸锰和80g水混合均匀，用盐酸调节pH值为2，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温120℃，反应1h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的胺改性石墨中空微球得制备方法如下：
按照质量份数，将12g石墨氧化物粉，0.3g十二烷基硫酸钠，1.2g二乙烯三胺，0.6g乙二醇加入到200g水中，混合均匀后超声分散1h，然后将18g聚苯乙烯微球分散于300g水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温30℃，搅拌反应10h，完成后加入3.8g水合肼，然后控温到90℃，反应20min，然后过滤分离，干燥后与150g甲苯混合，控温60℃，轻微搅拌20min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
所述的生物质为玉米秸秆。
所述的惰性气体为氮气。
所述的生物质炭粉末为80目。
本实验制备的甲醛吸附剂的甲醛吸附性量为0.31mg/g，阳光照射后其吸附量为0.29mg/g；吸附剂的比表面积为25.1 m2×g-1。
对比例3
一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，将10g改性膨润土，5g胺改性石墨中空微球混合均匀后放入200g质量浓度为5%的盐酸中，控温50℃，加热处理30min，然后静置浸泡10h，取出后洗涤至中性后使用80g质量浓度为5%双氧水溶液处理30min，取出后洗涤，得到混合物；然后将3.6g三氯化钛，0.3g硝酸铁，0.1g硝酸锰和80g水混合均匀，用盐酸调节pH值为2，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温120℃，反应1h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法。
所述的胺改性石墨中空微球得制备方法如下：
按照质量份数，将12g石墨氧化物粉，0.3g十二烷基硫酸钠，1.2g二乙烯三胺，0.6g乙二醇加入到200g水中，混合均匀后超声分散1h，然后将18g聚苯乙烯微球分散于300g水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温30℃，搅拌反应10h，完成后加入3.8g水合肼，然后控温到90℃，反应20min，然后过滤分离，干燥后与150g甲苯混合，控温60℃，轻微搅拌20min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
所述的改性膨润土是将10g原钙基膨润土加入50g质量份数为15%的硫酸溶液中，保温到90℃，反应3h，完成后洗涤至中性，然后在120℃的烘箱中干燥1h得到。
本实验制备的甲醛吸附剂的甲醛吸附性量为0.34mg/g，阳光照射后其吸附量为0.30mg/g；吸附剂的比表面积为21.8 m2×g-1。
Claims (5)
1.一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在惰性气体保护下，将50-70份的生物质放入500-600℃的煅烧炉中煅烧1-5h，完成后将得到的生物质炭磨成粉末，并与10-30份的改性膨润土，5-15份的胺改性石墨中空微球混合均匀后放入200-300份的质量浓度为5％-10％的盐酸中，控温50-80℃，加热处理30-60min，然后静置浸泡10-30h，取出后洗涤至中性后使用80-100份的质量浓度为5％-15％双氧水溶液处理30-60min，取出后洗涤，得到混合物；然后将3.6-8.2份的三氯化钛，0.3-0.8份的硝酸铁，0.1-0.6份的硝酸锰和80-120份的水混合均匀，用盐酸调节pH值为2-5，并将制得的混合物加入到溶液中，在高压反应釜中控温120-150℃，反应1-10h，完成后得到一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法；
所述的胺改性石墨中空微球的制备方法如下：
按照质量份数，将12-26份的石墨氧化物粉，0.3-0.8份的十二烷基硫酸钠，1.2-3.7份的二乙烯三胺，0.6-1.8份的乙二醇加入到200-500份的水中，混合均匀后超声分散1-5h，然后将18-38份的聚苯乙烯微球分散于300-600份的水中，并加入到石墨氧化物分散液中搅拌均匀后控温30-50℃，搅拌反应10-20h，完成后加入3.8-6.4份的水合肼，然后控温到90-105℃，反应20-40min，然后过滤分离，干燥后与150-300份的甲苯混合，控温60-80℃，轻微搅拌20-30min，过滤后用甲苯洗涤剩余的聚苯乙烯，干燥后即可得到所述胺改性石墨中空微球。
2.根据权利要求1所述的一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的生物质为玉米秸秆或椰子壳渣或甘蔗渣。
3.根据权利要求1所述的一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的惰性气体为氮气或氩气。
4.根据权利要求1所述的一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的生物质炭粉末为80-200目。
5.根据权利要求1所述的一种可光回收的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的改性膨润土是将10-30份的原钙基膨润土加入50-80份的质量份数为15％-25％的硫酸溶液中，保温到90-100℃，反应3-6h，完成后洗涤至中性，然后在120-150℃的烘箱中干燥1-5h得到。
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