CN114100341A - 一种甲醛消除剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醛消除剂及其制备方法，其中甲醛消除剂包括如下组分：甲醛捕捉剂、甲醛吸附剂和磁性材料。在制备甲醛消除剂时，磁性材料能作为热源，使用磁感应加热法，从甲醛吸附剂内部加热，加热速度快，且使用磁感应加热法，烘干后甲醛捕捉剂以磁性材料为中心进行铺展，由于加热速度快，烘干效率高，负载于孔道内部的甲醛捕捉剂的比表面积更大，同时在孔道内会形成更加丰富的三维结构，从而增加甲醛消除剂的活性。

Description

一种甲醛消除剂及其制备方法
技术领域
本发明属于甲醛净化技术领域，具体涉及一种甲醛消除剂及其制备方法。
背景技术
在人们的日常生活中，室内装修材料、家具以及经特殊整理的服饰面料等消费品中含有的甲醛已成为室内空气的严重污染物之一。
目前使用于空气净化器的除甲醛改性活性炭或改性硅胶均使用液体浸渍法制成，如专利号为CN201810057960.X(公开号为CN108295816A)的中国发明专利申请公开的《一种常温高效除甲醛改性炭及其制备方法》所示，包括如下步骤：①配制质量浓度为1％～10％的有机胺溶液；②用硫酸溶液调节所述有机胺溶液的pH值至10.0～11.5，得有机胺浸渍液；③将活性炭加入所述有机胺浸渍液中，混匀，浸渍；④将浸渍后的活性炭取出，干燥即得所述常温高效除甲醛改性炭。
上述步骤④中，一般情况下是使用烘箱进行烘干干燥，干燥是为了将活性炭/多孔硅胶内部的水分蒸发，将有机胺(除甲醛活性物质)留在活性炭内部，从而达到活性炭复合改性的目的，但是由于活性炭(或多孔硅胶)内部空隙较多，导热性差，且多为微孔与介孔，水分被除甲醛改性炭吸收后不易逃离，而该专利传统的烘箱烘干方式效率低下，生产能耗高，工时长，不利于工业化快速生产；并且因为烘干时间长，有机胺在加热的过程中，会受到热作用影响，产生缓慢的分解反应，对甲醛的捕捉作用会有所降低。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能快速烘干的甲醛消除剂。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述甲醛消除剂的制备方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种甲醛消除剂，其特征在于，包括如下组分：甲醛捕捉剂、甲醛吸附剂和磁性材料。
为了使得甲醛消除剂具有较大的吸附容量和较快的烘干速度，甲醛消除剂的各组分的重量份数为：甲醛捕捉剂6～10份；甲醛吸附剂5～15份；磁性材料2～5份。
优选地，所述甲醛捕捉剂为聚乙烯亚胺、乙烯脲、甘氨酸、丙氨酸中的至少一种。氨基类的甲醛捕捉剂消除甲醛的效果好，并且因为磁性材料的加入，甲醛消除剂的干燥速度较快，故解决了长时间加热导致氨基类甲醛捕捉剂分解的问题。
优选地，所述甲醛吸附剂为硅胶、活性炭、沸石、硅藻土、固体分子筛中的至少一种。
优选地，所述磁性材料为四氧化三铁、铁、钴中的至少一种。优选为四氧化三铁，四氧化三铁不会与甲醛捕捉剂发生反应。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种甲醛消除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将甲醛捕捉剂和溶解甲醛捕捉剂的溶剂混合搅拌均匀得到A液；
(2)向A液中加入磁性材料，且搅拌均匀得到B液；
(3)向B液中加入甲醛吸附剂，且搅拌均匀得到C液；
(4)将C液进行固液分离，分离出的固态物质通过磁感应加热机进行加热，直至固态物质呈干燥粉末状态，然后取出待用。
优选地；所述步骤(1)中的溶剂为甲醇或水，甲醇对甲醛捕捉剂的溶解效果好；水的成本低。
所述步骤(1)中的搅拌速度为200～400r/min，时间1h～2h，以保证甲醛捕捉剂和溶剂充分混合均匀。
为了能快速的对甲醛消除剂进行烘干，所述步骤(4)中磁感应加热机的频率为50KHz～300KHz；为了防止温度过高导致甲醛捕捉剂产生分解，温度为50℃～70℃。
为了能进一步快速的对甲醛消除剂进行烘干，所述步骤(4)中，C液分离出的固态物质铺展后通过磁感应加热机进行加热，铺展厚度小于或等于10mm。
优选地，所述步骤(4)中通过滤网对C液进行固液分离，该固液分离的方式操作简单。
与现有技术相比，本发明的优点：本发明的甲醛消除剂包括甲醛捕捉剂、甲醛吸附剂以及磁性材料，甲醛吸附剂能吸附甲醛并使甲醛气体快速富集在其表面，使得载于甲醛吸附剂中的甲醛捕捉剂与甲醛发生稳定的化学反应，生成对人体无害的物质，实现了持续和彻底清除甲醛的效果；
在制备甲醛消除剂时，磁性材料能作为热源，使用磁感应加热法，从甲醛吸附剂内部加热，本发明的此种干燥甲醛消除剂的方法具有如下优点：
1、磁感应加热法热效率高达80％以上，能够使浸渍后残留于甲醛吸附剂内部的溶剂(甲醇或水)快速蒸发，得到干燥的甲醛消除剂材料，节省工时与能耗成本；并且此种干燥方法是对材料内部进行加热，现有的热烘干法是将烘箱整体空间进行加热，本发明的有效热功率远远高于热烘干法，可以极大减少生产功耗；
2、快速有效的烘干方法可以减少甲醛捕捉剂的分解反应，增加复合材料的除甲醛性能；
3、使用现有的烘箱烘干方法，烘干后甲醛捕捉剂主要铺展于孔道表面，而使用磁感应加热法，烘干后甲醛捕捉剂以磁性材料为中心进行铺展，由于加热速度快，烘干效率高，负载于孔道内部的甲醛捕捉剂的比表面积更大，同时在孔道内会形成更加丰富的三维结构，从而增加甲醛消除剂的活性；
4、多孔材料容易受潮，内部孔道内会积累水蒸气导致吸附性能下降，本发明的材料做成产品后，用户在家中放置于电磁炉上使用最低档，即可加热烘干，能够使材料重复利用；
另外，本发明在制备甲醛吸附剂时，将甲醛捕捉剂、磁性材料和甲醛吸附剂依次加入，如此在制作过程中的物料不容易结团，如果改变添加顺序，在中间制备过程中容易出现结团，需要较长的搅拌时间才能将物料分散均匀。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
下文中各实施例和对比例的甲醛捕捉剂均选用聚乙烯亚胺(PEI)，PEI的分子量均大于600，因为分子量小的PEI受热易分解；甲醛吸附剂选用柱层层析硅胶，100～200目，溶解聚乙烯亚胺的溶剂选用水；磁性材料选用四氧化三铁，四氧化三铁化学稳定性好，不会与聚乙烯亚胺发生反应。
PEI选用攻碧克新材料科技(上海)有限公司的，硅胶选用青岛邦凯高新技术材料有限公司的，磁性材料选用上海超威纳米科技有限公司的。
实施例1
(1)称取6份(1份相当于1g，下同)PEI至烧杯中，然后向烧杯内倒入150ml水，采用磁力搅拌的方式将PEI和水搅拌均匀得到A液，搅拌速度为200r/min，时间1h；
(2)称取2份四氧化三铁加入A液中，搅拌30min使得物料混合均匀得到B液；
(3)称取5份硅胶粉末加入B液中，搅拌7h以上使得物料充分混合均匀得到C液；
(4)将C液通过滤网进行固液分离，分离出的固态物质铺展成厚度为10mm，然后置于磁感应加热机(如电磁炉上，当然也可以为其他形式的磁感应加热机上)进行加热，加热温度为50℃，磁感应加热机的频率为50KHz，直至固态物质加热呈干燥粉末状态，然后取出待用。
上述步骤(1)(2)(3)在搅拌的过程中可以将烧杯口密封，以防止物料溅出。
实施例2
(1)称取10份PEI至烧杯中，然后向烧杯内倒入300ml水，采用磁力搅拌的方式将PEI和水搅拌均匀得到A液，搅拌速度为400r/min，时间2h；
(2)称取5份四氧化三铁加入A液中，搅拌30min使得物料混合均匀得到B液；
(3)称取15份硅胶粉末加入B液中，搅拌7h以上使得物料充分混合均匀得到C液；
(4)将C液通过滤网进行固液分离，分离出的固态物质铺展成厚度为10mm，然后置于磁感应加热机(如电磁炉上)进行加热，加热温度为70℃，磁感应加热机的频率为300KHz，直至固态物质加热呈干燥粉末状态，然后取出待用。
实施例3
(1)称取8份PEI至烧杯中，然后向烧杯内倒入225ml水，采用磁力搅拌的方式将PEI和水搅拌均匀得到A液，搅拌速度为300r/min，时间1.5h；
(2)称取3.5份四氧化三铁加入A液中，搅拌30min使得物料混合均匀得到B液；
(3)称取10份硅胶粉末加入B液中，搅拌7h以上使得物料充分混合均匀得到C液；
(4)将C液通过滤网进行固液分离，分离出的固态物质铺展成厚度为10mm，然后置于磁感应加热机(如电磁炉上)进行加热，加热温度为60℃，磁感应加热机的频率为150KHz，直至固态物质加热呈干燥粉末状态，然后取出待用。
对比例1
(1)称取6份PEI至烧杯中，然后向烧杯内倒入150ml水，采用磁力搅拌的方式将PEI和水搅拌均匀得到A液，搅拌速度为200r/min，时间1h；
(2)称取5份硅胶粉末加入A液中，搅拌7h以上使得物料充分混合均匀得到D液；
(3)将D液通过滤网进行固液分离，分离出的固态物质铺展成厚度为10mm，然后置于烘箱中进行加热，加热温度为60℃，直至固态物质加热呈干燥粉末状态，然后取出待用。
对比例2
(1)称取10份PEI至烧杯中，然后向烧杯内倒入300ml水，采用磁力搅拌的方式将PEI和水搅拌均匀得到A液，搅拌速度为400r/min，时间2h；
(2)称取15份硅胶粉末加入A液中，搅拌7h以上使得物料充分混合均匀得到D液；
(3)将D液通过滤网进行固液分离，分离出的固态物质铺展成厚度为10mm，然后置于烘箱中进行加热，加热温度为60℃，直至固态物质加热呈干燥粉末状态，然后取出待用。
对比例3
(1)称取8份PEI至烧杯中，然后向烧杯内倒入225ml水，采用磁力搅拌的方式将PEI和水搅拌均匀得到A液，搅拌速度为300r/min，时间1.5h；
(2)称取10份硅胶粉末加入A液中，搅拌7h以上使得物料充分混合均匀得到D液；
(3)将D液通过滤网进行固液分离，分离出的固态物质铺展成厚度为3mm，然后置于烘箱中进行加热，加热温度为60℃，直至固态物质加热呈干燥粉末状态，然后取出待用。
上述各实施例和对比例制得的甲醛消除剂的基础物理性质如下表1所示：
表1：
颜色 密度
实施例1 灰黑色 0.576g/ml
实施例2 灰黑色 0.591g/ml
实施例3 灰黑色 0.584g/ml
对比例1 白色 0.546g/ml
对比例2 白色 0.554g/ml
对比例3 白色 0.554g/ml
上述各实施例和对比例制得的甲醛消除剂的吸附容量测试：
将制备好的甲醛消除剂(含水率小于5％，用高周波水份仪测定)通过颗粒压制机(新郑市勇丰机械设备有限公司)压制成40目至60目之间的颗粒，取0.2g颗粒放置于直径为6mm的玻璃管中，并向玻璃管中通入流量为550ml/min、浓度为7.7ppm的甲醛气体进行混合，测试甲醛消除剂的吸附容量，测试结果如表2：
表2：
实施例1 35mg/g
实施例2 36mg/g
实施例3 37mg/g
对比例1 32mg/g
对比例2 29mg/g
对比例3 33mg/g
由表2可得知：四氧化三铁的加入增加了甲醛消除剂的吸附性能：四氧化三铁材料较为稳定既不与PEI发生化学反应，也不能与甲醛产生化学反应，甲醛消除剂吸附容量的增加是由于四氧化三铁的加入让PEI在硅胶内部产生了更好的铺展，增大了PEI的比表面积，使甲醛消除剂具有更好的表面活性，因此增大了甲醛消除剂的吸附容量。
甲醛消除剂的吸附容量的测试方法如下：称取0.2g甲醛消除剂颗粒，将其装至内径为6mm的玻璃管内，玻璃管中在塞入两块石英棉，分别堵在甲醛消除剂颗粒的两端，之后向玻璃管内通入甲醛浓度为7.7ppm、湿度为50％的空气，测试时玻璃管垂直于地面放置。每小时测试一次出口端的甲醛浓度，直至出口的甲醛浓度高于0.6mg/g时停止，甲醛的通气流量为550ml/min。
动态吸附容量＝时间(min)*550*5*6/100000
当然，也可采用其他方法或设备测试甲醛的吸附容量。
上述各实施例的步骤(4)和对比例的步骤(3)的干燥速度测试：
将各实施例的步骤(4)的分离后的固态物质取用10g，放置于磁感应加热机上，加热温度60℃，固态物质的铺展厚度3mm、滩涂面积约5cm2；
将各对比例的步骤(3)的分离后的固态物质取用10g，分别放置于热烘箱内，烘箱温度调制60℃，固态物质的铺展厚度3mm、滩涂面积约5cm2；
将上述6种固态物质烘干2min后测试含水量，测试结果如表3；
烘干前含水量 烘干后含水量
实施例1 115％ 15％
实施例2 113％ 8％
实施例3 119％ 10％
对比例1 118％ 89％
对比例2 120％ 78％
对比例3 113％ 85％
由表3可得知：同样2min的加热烘干过程，实施例1～3因为加入了四氧化三铁采用高频磁感应法，进行烘干后的含水量相对于对比例1～3更低，这证明加入磁性材料、选用磁感应加热法进行烘干甲醛消除剂具有更高的效率。

Claims (10)

1.一种甲醛消除剂，其特征在于，包括如下组分：甲醛捕捉剂、甲醛吸附剂和磁性材料。
2.根据权利要求1所述的甲醛消除剂，其特征在于：上述各组分的重量份数为：
甲醛捕捉剂6～10份；
甲醛吸附剂5～15份；
磁性材料2～5份。
3.根据权利要求1或2所述的甲醛消除剂，其特征在于：所述甲醛捕捉剂为聚乙烯亚胺、乙烯脲、甘氨酸、丙氨酸中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的甲醛消除剂，其特征在于：所述甲醛吸附剂为硅胶、活性炭、沸石、硅藻土、固体分子筛中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的甲醛消除剂，其特征在于：所述磁性材料为四氧化三铁、铁、钴中的至少一种。
6.一种甲醛消除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将甲醛捕捉剂和溶解甲醛捕捉剂的溶剂混合搅拌均匀得到A液；
(2)向A液中加入磁性材料，且搅拌均匀得到B液；
(3)向B液中加入甲醛吸附剂，且搅拌均匀得到C液；
(4)将C液进行固液分离，分离出的固态物质通过磁感应加热机进行加热，直至固态物质呈干燥粉末状态，然后取出待用。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的溶剂为甲醇或水。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中磁感应加热机的频率为50KHz～300KHz，温度为50℃～70℃。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，C液分离出的固态物质铺展后通过磁感应加热机进行加热，铺展厚度小于或等于10mm。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过滤网对C液进行固液分离。
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