CN113634116A - 一种生物质基甲醛捕捉剂及其制备方法和制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工胶黏剂技术领域，具体公开了一种生物质基甲醛捕捉剂及其制备方法和制备装置，通过将75‑90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎；将5‑10％的无机铵盐，2‑8％的有机胺，5‑10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；再取0.5‑3％的光催化纳米材料和0.1‑2％的改性剂进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得生物质基甲醛捕捉剂，制备出的生物质基甲醛捕捉剂对甲醛的捕捉吸收效率高，且生产成本低，适用于大规模广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及化工胶黏剂技术领域，尤其涉及一种生物质基甲醛捕捉剂及其制备方法和制备装置。
背景技术
近年来，人造板制品甲醛释放量超标而危害身体健康的问题得到广泛关注,胶合板、刨花板、MDF(中密度纤维板)等木质材料及其制成的家具、建材中，往往含有大量甲醛系胶粘剂，研发低甲醛释放量的脲醛树脂胶(UF)成为业界共同关注的热点。甲醛可以引起人类癌症。至此，甲醛由以前的“可疑致癌物”升格为“致癌物”。另外，保温材料、缓冲材料、隔热材料等住宅物资器材通过用甲醛系胶粘剂或酚树脂系胶粘剂固定玻璃棉、石棉等无机材料来制造，被用作以普通住宅为首的大厦、工厂、仓库等内装材料。从这些材料中也会释放出上述甲醛，虽然微小，但会污染居室内部。
现有的甲醛消除方法大约有三类：甲醛消除酶型甲醛消除剂、采用活性碳吸附甲醛以及利用有机弱酸吸收甲醛，其中利用甲醛消除酶来消除室内甲醛成本高，且酶活性易受温度和湿度的影响，消除效果波动大；利用吸附来消除室内甲醛，效率低，耗时长；然而现有的捕捉剂仍存在甲醛捕捉率低、成分复杂、成本高等，甲醛捕捉剂的主要特点是在一定条件下能与甲醛产生化学反应生成另一种稳的新物质或者吸收甲醛。理论上讲，凡是能与甲醛反应的物质都是捕捉剂。常用的有尿素、三聚氰胺、聚乙烯醇、大豆蛋白、血粉、树皮粉等。一般是在脲醛树脂合成反应后期，即缩聚终点前后或脱水前后加入，以补加尿素最为常见。其主要特点是捕捉效果好，但对于脲醛树脂胶液的性能影响较大。如胶液的黏度和储存稳定性均有所下降，特别是胶液的初粘性能差。
因此，研究开发捕捉效率高、成本低、适于大规模广泛应用的甲醛捕捉剂是环境净化和人类健康领域急需解决的重要难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质基甲醛捕捉剂及其制备方法和制备装置，能够提高对甲醛的捕捉吸收效率，生产成本低，适用于大规模广泛应用。
为实现上述目的，本发明采用的一种生物质基甲醛捕捉剂，其原料按质量百分比计，包括：
生物质基粉75-90％，无机铵盐5-10％，有机胺2-8％，多孔填料5-10％，光催化纳米材料0.5-3％，改性剂0.1-2％。
本发明还提供一种上述所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
将75-90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎；
将5-10％的无机铵盐，2-8％的有机胺，5-10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；
再取0.5-3％的光催化纳米材料和0.1-2％的改性剂进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得所述生物质基甲醛捕捉剂。
其中，所述生物质基粉为高粱、红薯、小麦、玉米、稻壳、麦秸中的一种或多种组合。
其中，所述无机铵盐为氯化铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵、碘化铵、溴化铵中的一种或多种组合。
其中，所述有机胺为尿素、六亚甲基四胺、二乙醇胺、三乙醇胺、十八胺、二硬脂胺中的一种或多种组合。
其中，所述多孔填料为硅藻土、碳酸钙、高岭土、硅灰石、陶土中的一种或多种组合。
其中，所述光催化纳米材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉中的一种或多种组合。
其中，所述改性剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、y-氯丙基三氯硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种组合。
本发明还提供一种上述所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法的制备装置，包括粉碎箱、第一电机、第一轴杆、破碎刀、第一进料管、第一出料管、连接架、混合箱、第二电机、第二轴杆、搅拌片、第二进料管和第二出料管，所述第一电机设置在所述粉碎箱的上方，所述第一进料管和所述第一出料管分别与所述粉碎箱连通，所述第一轴杆的一端与所述第一电机的输出端固定连接，所述第一轴杆的另一端插入至所述粉碎箱的内部，所述破碎刀设置在所述第一轴杆上；
所述混合箱通过所述连接架与所述粉碎箱连接，所述第二电机设置在所述混合箱的上方，所述第二进料管和所述第二出料管的一端分别与所述粉碎箱连通，所述第二出料管的另一端与所述粉碎箱连通，所述第二出料管与所述混合箱的连接处设置有阀门，所述第二轴杆的一端与所述第二电机的输出端固定连接，所述第二轴杆的另一端插入至所述混合箱的内部，所述搅拌片设置在所述第二轴杆上。
本发明的一种生物质基甲醛捕捉剂及其制备方法和制备装置，通过将75-90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎；将5-10％的无机铵盐，2-8％的有机胺，5-10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；再取0.5-3％的光催化纳米材料和0.1-2％的改性剂进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得所述生物质基甲醛捕捉剂，所述生物质基甲醛捕捉剂对甲醛的捕捉吸收效率高，且生产成本低，适用于大规模广泛应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例1的步骤流程图。
图2是本发明的实施例2的步骤流程图。
图3是本发明的实施例3的步骤流程图。
图4是本发明的生物质基甲醛捕捉剂的制备装置的结构示意图。
图5是本发明的图4的A-A线结构剖视图。
1-粉碎箱、2-第一电机、3-第一轴杆、4-破碎刀、5-第一进料管、6-第一出料管、7-连接架、8-混合箱、9-第二电机、10-第二轴杆、11-搅拌片、12-第二进料管、13-第二出料管。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，实施例1，本发明提供了一种生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：将75％的高粱加入粉碎机中，进行粉碎；
S2：将5％的氯化铵，2％的尿素，5％的硅藻土，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；
S3：再取0.5％的纳米氧化钛和0.1％的乙烯基三氯硅烷进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得所述生物质基甲醛捕捉剂。
其中，所述光催化纳米材料的粒径分布为1-100nm，优选1-20nm。在将75-90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎的步骤中：粉碎后的颗粒大小为100-1000目。将5-10％的无机铵盐，2-8％的有机胺，5-10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌的步骤中：粉碎搅拌时间为1-8h，搅拌速度500-3000r/min。将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌的步骤中：粉碎搅拌时间为1-3h，搅拌速度500-3000r/min。
请参阅图2，实施例2，本发明提供了一种生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：将90％的红薯加入粉碎机中，进行粉碎；
S2：将10％的磷酸氢二铵，8％的六亚甲基四胺，10％的碳酸钙，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；
S3：再取3％的纳米氧化锌和2％的乙烯基三乙氧基硅烷进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得所述生物质基甲醛捕捉剂。
其中，所述光催化纳米材料的粒径分布为1-100nm，优选1-20nm。在将75-90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎的步骤中：粉碎后的颗粒大小为100-1000目。将5-10％的无机铵盐，2-8％的有机胺，5-10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌的步骤中：粉碎搅拌时间为1-8h，搅拌速度500-3000r/min。将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌的步骤中：粉碎搅拌时间为1-3h，搅拌速度500-3000r/min。
请参阅图3，实施例3，本发明提供了一种生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：将85％的小麦加入粉碎机中，进行粉碎；
S2：将7％的硫酸铵，5％的二乙醇胺，8％的高岭土，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；
S3：再取1.5％的氧化锡和1.5％的乙烯基三甲氧基硅烷进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得所述生物质基甲醛捕捉剂。
其中，所述光催化纳米材料的粒径分布为1-100nm，优选1-20nm。在将75-90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎的步骤中：粉碎后的颗粒大小为100-1000目。将5-10％的无机铵盐，2-8％的有机胺，5-10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌的步骤中：粉碎搅拌时间为1-8h，搅拌速度500-3000r/min。将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌的步骤中：粉碎搅拌时间为1-3h，搅拌速度500-3000r/min。
综上所述，本发明以生物基物质，在碱性条件下与甲醛发生羟醛缩合反应，从而达到消除甲醛的目的。配方中通过有机胺与无机铵盐的科学配比使得捕捉反应高效正向反应，无机铵与甲醛的反应为可逆反应，产物中含有H+，随H+的增多，会使反应速率逐渐减。而有机胺为碱性，在与甲醛反应的同时，能中和掉体系内逐渐增多的H+，从而促进无机铵与甲醛的反应正向进行。一方面精确控制了整体捕捉剂体系的pH，提高了使用中的安全性，一方面控制了反应的效率和方向，同时克服了由于吸附饱和造成的降甲醛效果差，更克服了由于浓度梯度差造成胺对甲醛的固定效率低的缺点。
配方中引入光催化纳米材料利用它们产生的电子和空穴来参加氧化—还原反应。当能量大于或等于能隙的光照射到半导体纳米粒子上时，其价带中的电子将被激发跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而形成电子—空穴对。由于纳米材料中存在大量的缺陷和悬键，这些缺陷和悬键能俘获电子或空穴并阻止电子和空穴的重新复合。这些被俘获的电子和空穴分别扩散到微粒的表面，从而产生了强烈的氧化还原势，从而产生了羟基自由基，与甲醛反应后将其转化成H2O和CO2。
利用多孔材料极高的表面积，如硅藻土等，通过化学改性方法将改性后的纳米光催化材料负载在其上面，有效提高其光催化降解甲醛效果。
请参阅图4和图5，本发明还提供一种上述所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法的制备装置，包括粉碎箱1、第一电机2、第一轴杆3、破碎刀4、第一进料管5、第一出料管6、连接架7、混合箱8、第二电机9、第二轴杆10、搅拌片11、第二进料管12和第二出料管13，所述第一电机2设置在所述粉碎箱1的上方，所述第一进料管5和所述第一出料管6分别与所述粉碎箱1连通，所述第一轴杆3的一端与所述第一电机2的输出端固定连接，所述第一轴杆3的另一端插入至所述粉碎箱1的内部，所述破碎刀4设置在所述第一轴杆3上；
所述混合箱8通过所述连接架7与所述粉碎箱1连接，所述第二电机9设置在所述混合箱8的上方，所述第二进料管12和所述第二出料管13的一端分别与所述粉碎箱1连通，所述第二出料管13的另一端与所述粉碎箱1连通，所述第二出料管13与所述混合箱8的连接处设置有阀门，所述第二轴杆10的一端与所述第二电机9的输出端固定连接，所述第二轴杆10的另一端插入至所述混合箱8的内部，所述搅拌片11设置在所述第二轴杆10上。
通过将所述生物质基粉通过所述第一进料口加入至所述粉碎箱1的内部进行粉碎，之后再将无机铵盐、有机胺和多孔填料也通过所述第一进料口加入所述粉碎箱1，然后利用所述第一电机2转动，带动所述第一轴杆3转动，从而利用转动的所述破碎刀4进行破碎，之后取定量的光催化纳米材料和改性剂通过所述第二进料管12进入至所述混合箱8内，然后利用所述第二电机9转动，带动所述第二轴杆10转动，从而带动所述搅拌片11旋转，起到混合作用，之后由于所述混合箱8内设置有加热丝，进而实现升温反应，得到所述改性光催化纳米材料，然后打开阀门，使得所述改性光催化纳米材料通过所述第二出料管13进入至所述粉碎箱1，再次进行混合粉碎，获得生物质基甲醛捕捉剂，之后从所述第一出料管6排出。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种生物质基甲醛捕捉剂，其特征在于，其原料按质量百分比计，包括：
生物质基粉75-90％，无机铵盐5-10％，有机胺2-8％，多孔填料5-10％，光催化纳米材料0.5-3％，改性剂0.1-2％。
2.如权利要求1所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将75-90％的生物质基粉加入粉碎机中，进行粉碎；
将5-10％的无机铵盐，2-8％的有机胺，5-10％的多孔填料，加入粉碎机中进行粉碎搅拌；
再取0.5-3％的光催化纳米材料和0.1-2％的改性剂进行混合，之后升温反应得到改性光催化纳米材料，之后将所述改性光催化纳米材料加入至粉碎机中，粉碎搅拌，获得所述生物质基甲醛捕捉剂。
3.如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，
所述生物质基粉为高粱、红薯、小麦、玉米、稻壳、麦秸中的一种或多种组合。
4.如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，
所述无机铵盐为氯化铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵、碘化铵、溴化铵中的一种或多种组合。
5.如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，
所述有机胺为尿素、六亚甲基四胺、二乙醇胺、三乙醇胺、十八胺、二硬脂胺中的一种或多种组合。
6.如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，
所述多孔填料为硅藻土、碳酸钙、高岭土、硅灰石、陶土中的一种或多种组合。
7.如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，
所述光催化纳米材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉中的一种或多种组合。
8.如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，
所述改性剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、y-氯丙基三氯硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种组合。
9.采用如权利要求2所述的生物质基甲醛捕捉剂的制备方法的制备装置，其特征在于，
包括粉碎箱、第一电机、第一轴杆、破碎刀、第一进料管、第一出料管、连接架、混合箱、第二电机、第二轴杆、搅拌片、第二进料管和第二出料管，所述第一电机设置在所述粉碎箱的上方，所述第一进料管和所述第一出料管分别与所述粉碎箱连通，所述第一轴杆的一端与所述第一电机的输出端固定连接，所述第一轴杆的另一端插入至所述粉碎箱的内部，所述破碎刀设置在所述第一轴杆上；
所述混合箱通过所述连接架与所述粉碎箱连接，所述第二电机设置在所述混合箱的上方，所述第二进料管和所述第二出料管的一端分别与所述粉碎箱连通，所述第二出料管的另一端与所述粉碎箱连通，所述第二出料管与所述混合箱的连接处设置有阀门，所述第二轴杆的一端与所述第二电机的输出端固定连接，所述第二轴杆的另一端插入至所述混合箱的内部，所述搅拌片设置在所述第二轴杆上。
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