CN117379969A - 一种化学改性废弃羽毛制备除甲醛水凝胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学改性废弃羽毛制备除甲醛水凝胶的方法。本发明以废弃羽毛为原料，使用十二烷基硫酸钠、偏重亚硫酸钠和尿素为改性试剂，采用“一锅法”得到羽毛改性的水凝胶材料。该凝胶材料可有效去除空气中的有机污染气体甲醛，效率高达98.3％。本发明不仅使废弃羽毛得到充分的资源化利用且制备过程简单，废弃羽毛经此处理后得到的是一种高效、低成本、有甲醛处理效果的水凝胶材料，具有较好的产业化应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物基空气净化凝胶材料术领域，特别涉及一种化学改性废弃羽毛制备除甲醛水凝胶的方法
背景技术
随着我国城市化进程的加快和人们生活水平的提高，人民群众对室内居住品质要求也不断提升，由此引发的室内环境污染问题备受关注，尤其是挥发性有机污染物甲醛。甲醛常见于室内装修材料中，如油漆、壁纸、粘合剂等产品，是一种无色有刺激性气味的气体。2004年，国际癌症研究中心将甲醛列为致癌、致畸的物质，人们长期居住于甲醛的室内环境会刺激人体咳嗽、流泪、打喷嚏等，接触高浓度甲醛会造成呼吸道损伤、呼吸困难，甚至导致死亡等。目前较为实用的室内甲醛净化方法主要是吸附法和植物净化法，从环境友好和观赏性的角度分析，植物净化法较适合室内空气净化，但其效率较低，耗时较长。相比而言吸附法效率更高，但是目前吸附材料大多制备成本较高，同时吸附后的材料难处理会带来环境的二次污染，因此亟需研发一种新型、高效、低成本的甲醛吸附材料。
畜牧业的高速发展为我们带来了丰富的禽类羽毛资源，目前其利用率和利用价值较低，大部分作为废弃物丢弃，给生态环境造成较大的危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学改性废弃羽毛制备除甲醛水凝胶的方法，本发明采用的技术方案如下：
一种化学改性废弃羽毛制备除甲醛水凝胶的方法，其包括以下步骤：
1)将废弃羽毛洗净、烘干、剪碎，得到预处理羽毛；
2)配置含有十二烷基硫酸钠、偏重亚硫酸钠和尿素的水解液；
3)将预处理羽毛加入水解液中进行降解反应；
4)降解反应结束后进行离心，固体部分经水洗得到除甲醛水凝胶。
优选地，所述的水解液中十二烷基硫酸钠的浓度为55-57g/L。
优选地，所述的水解液中偏重亚硫酸钠的浓度为90-95g/L。
优选地，所述的水解液中尿素的浓度为350-450g/L。
优选地，步骤3)中预处理羽毛在水解液中的浓度为50-100g/L。
优选地，所述的废弃羽毛为鸭毛、鹅毛、鸡毛、羊毛中的一种或多种。
优选地，所述的降解反应为70-90℃下搅拌40-120min。
本发明还提供上述方法制备得到的除甲醛水凝胶。
本发明还提供上述除甲醛水凝胶在除甲醛污染物或制备除甲醛产品中的应用。
优选地，所述的甲醛污染物为空气中甲醛污染物。
本发明的技术优势：
(1)本发明是以废弃羽毛为原料，不仅解决了废弃物带来的环境污染问题，同时还使得废弃物得到资源化利用，最终还得制得功能材料。
(2)与现有的除甲醛材料相比，本发明的除甲醛材料不仅成本低，且利用后凝胶材料还可以使用微生物进行降解，不会对环境造成二次污染。
(3)本发明所制备的凝胶材料对甲醛的去除效果极佳，同时对其结构进行分析发现，吸附的过程是不可逆的(羽毛水解液中含有大量的活性官能团，活性官能团氨基与甲醛发生化学反应生成亚胺衍生物)，从而达到彻底去除甲醛污染物的目的。
本发明基于废弃羽毛为原料，通过化学试剂的改性处理制备一种新颖的可降解凝胶材料的方法，不仅使废弃资源得到利用，同时也解决了废弃物丢弃带来的环境污染问题，为去除室内甲醛污染提供了一种物物美价廉的材料，是一种具有产业化、商业化前景的方案。利用该方法制备得到的改性凝胶材料能够有效地去除空气中的污染物甲醛，为后续开发绿色、高效、经济的除甲醛材料提供了重要依据。
附图说明
图1为实施例3的样品图。
图2为实施例3冻干后的红外光谱图。
图3为实施例3冻干后的SEM图。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
1.收集养殖场的废弃鸭毛，将其清洗干净、烘干、剪碎，得到预处理羽毛备用。
2.称取45.0g的尿素溶解在100mL的水中，将其放置在90℃的水浴中溶解，得水解液。
3.待溶解完全后，将5g的预处理羽毛加入上述水解液中，继续在90℃条件下搅拌2h。
4.将上述混合液进行6000rpm，7min离心分离(仅有极少部分羽毛降解)，将未溶解物质分离出来之后用清水洗涤多次，得到固体材料，记为材料编号1。
实施例2：
1.收集养殖场的废弃鸭毛，将其清洗干净、烘干、剪碎，得到预处理羽毛备用。
2.称取5.7g十二烷基硫酸钠和9.5g偏重亚硫酸钠溶解在100mL的水中，将其放置在75℃的水浴中溶解，得水解液。
3.待溶解后，将10g的预处理羽毛加入上述水解液中，继续在75℃条件下，搅拌2h。
4.将上述混合液进行6000rpm，7min离心分离(大部分羽毛降解成絮状物)，分离出固体物质用清水洗涤多次，得到絮状材料，记为材料编号2。
实施例3：
1.收集养殖场的废弃鸭毛，将其清洗干净、烘干、剪碎，得到预处理羽毛备用。
2.称取5.5g十二烷基硫酸钠、35.0g的尿素和9.0g偏重亚硫酸钠溶解在100mL的水中，将其放置在70℃的水浴中溶解，得水解液。
3.待溶解完全后，将10g的预处理羽毛加入上述水解液中，继续在70℃条件下搅拌40min。
4.上述混合液进行6000rpm，7min离心分离(羽毛基本全部降解)，固体部分得到白色水凝胶材料，记为材料编号3。
材料编号3的样品图如图1所示，冻干后的红外光谱图如图2所示，冻干后的SEM图如图3所示。
对比例1：
收集养殖场的废弃鸭毛，将其清洗干净、烘干、剪碎，得到预处理羽毛，记为材料对比例1。
性能测试：
为了检测本发明所制备的凝胶材料编号1-3和对比例1的除甲醛效果，提供以下测试实验：
1.实验方法
分别将编号1-3和对比例1的材料放置在密闭有机玻璃箱体内，在常温常压下检测实验开始时箱体的甲醛初始浓度C0为200mg/m3，每隔4h进行采样，检测箱体内的甲醛浓度为Ct，计算甲醛的去除率(W)，计算公式如下：
检测方法依据：根据GB/T 15516-1995空气质量—甲醛的测定—乙酰丙酮分光光度法对产品净化效果进行测定。
2.试验结果
实施例和对比例材料24h后除甲醛的效果见下表所示：
| Entry | 编号1 | 编号2 | 编号3 | 对比例1 |
| 甲醛去除率 | 43.7％ | 65.1％ | 98.3％ | 11.5％ |
由上表1的检测结果数据可知，单一的使用预处理羽毛对甲醛的吸附效率极低(仅有11.5％)，而将废弃的羽毛经化学改性后得到的凝胶材料对甲醛的吸附较为突出(最高可达98.3％)。因此，该凝胶材料可直接应用于室内的空气净化，具有较好的产业化应用前景。
显然，本发明不仅限于以上实施例，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但没有做出创新性改变研究的所有实施例都属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种化学改性废弃羽毛制备除甲醛水凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将废弃羽毛洗净、烘干、剪碎，得到预处理羽毛；
2)配置含有十二烷基硫酸钠、偏重亚硫酸钠和尿素的水解液；
3)将预处理羽毛加入水解液中进行降解反应；
4)降解反应结束后进行离心，固体部分经水洗得到除甲醛水凝胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水解液中十二烷基硫酸钠的浓度为55-57g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水解液中偏重亚硫酸钠的浓度为90-95g/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水解液中尿素的浓度为350-450g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中预处理羽毛在水解液中的浓度为50-100g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的废弃羽毛为鸭毛、鹅毛、鸡毛、羊毛中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的降解反应为70-90℃下搅拌40-120min。
8.权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的除甲醛水凝胶。
9.权利要求8所述的除甲醛水凝胶在除甲醛污染物或制备除甲醛产品中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的甲醛污染物为空气中甲醛污染物。
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