本發(fā)明屬于環(huán)保新材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料及其制備方法。
背景技術(shù):
甲醛是一種重要的有機(jī)原料,主要用于塑料工業(yè)如制酚醛樹脂、脲醛塑料—電玉、合成纖維如合成維尼綸—聚乙烯醇縮甲醛、皮革工業(yè)、醫(yī)藥、染料等。另外,甲醛具有低沸點(diǎn)揮發(fā)性,會(huì)對(duì)眼睛產(chǎn)生刺激,能引發(fā)過敏,人體吸收甲醛易引發(fā)白血病等癌變。然而,家具和室內(nèi)裝修材料中含有甲醛,并緩慢釋放,釋放時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)年不等,甲醛已成為主要室內(nèi)空氣殺手之一。
近年來,室內(nèi)空氣質(zhì)量已成為危害人類健康安全的突出問題,如何高效去除甲醛也就成為多學(xué)科多領(lǐng)域共同關(guān)心的課題。現(xiàn)有去除甲醛的方法采用有開窗通風(fēng)法、植物吸收法、高壓放電氧化法、活性炭吸附法及催化氧化法等,以上方法各有特點(diǎn),效果也不一樣,但存在一定的問題:效率低下,運(yùn)行成本高,部分方法在去除甲醛后,又產(chǎn)生其它的有害氣體。
因此,研發(fā)一種去除甲醛效率高、去除甲醛徹底的新材料及方法,對(duì)解決室內(nèi)空氣污染的難題具有重要意義,在空氣凈化裝置中具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
鑒于以上所述,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:提供一種去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料,達(dá)到高效氧化去除室內(nèi)甲醛污染物的效果,且去除甲醛徹底。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料,該去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料按重量配比的材料組成包括:
粘土50-70%;
無機(jī)鹽10-15%;
氣凝膠1-5%;
海泡石纖維5-9%;
分子篩1-15%;
粘膠劑1-8%。
進(jìn)一步的,所述粘土采用硅藻土或膨潤(rùn)土或高嶺土中的一種或兩種以上混合。
進(jìn)一步的,所述無機(jī)鹽包括硝酸鈷鹽、高錳酸鹽、高鐵酸鹽、硝酸鈰鹽和高氯酸鹽。
進(jìn)一步的,所述無機(jī)鹽按重量配比的材料組成包括:硝酸鈷鹽1-3%、高錳酸鹽30-60%、高鐵酸鹽10-30%、硝酸鈰鹽3-8%和高氯酸鹽2-10%。
進(jìn)一步的,所述氣凝膠采用二氧化硅氣凝膠、碳?xì)饽z、硅鋁復(fù)合氧化物氣凝膠、二氧化鋯氣凝膠中的一種或兩種以上混合。
進(jìn)一步的,所述粘膠劑采用水玻璃膠、鉀水玻璃、硅酸鹽水泥中的一種或兩種以上混合。
進(jìn)一步的,所述分子篩采用ZSM-5分子篩、10X分子篩及Y型分子篩的一種或兩種以上混合。
一種去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)、將計(jì)量好的粘土在錐形攪拌器中充分混合形成固體粉末,備用;
(2)、將計(jì)量好的硝酸鈷、硝酸鈰、高錳酸鹽、高鐵酸鹽、高氯酸鹽分別溶于水,再混合,配成混合鹽水溶液;
(3)、將混合鹽水溶液與上述備用的固體粉末充分混合,浸泡16~32小時(shí)后,蒸發(fā)脫水,進(jìn)行粉碎形成粉末;
(4)、在粉碎形成的粉末中加入計(jì)量好的膠粘劑后,送入造粒機(jī)中制成2-3毫米的小顆粒,形成復(fù)合材料的核心部件。通過本步驟,其作用是將甲醛氧化成二氧化碳等無害物;
(5)、將形成的小顆粒轉(zhuǎn)入圓盤造粒機(jī)中,與分子篩、氣凝膠和海泡石纖維粉混合,并噴入水玻璃溶液,經(jīng)翻滾造粒,在活性核顆粒的表面形成0.5-1.0毫米厚的殼層,構(gòu)成復(fù)合材料的殼層。通過本步驟,其作用是用于捕捉,并濃縮甲醛;
(6)、取出上一步形成的核殼在50~90℃下干燥6~12小時(shí),然后在450~550℃焙燒2~4小時(shí),復(fù)合材料得到活化,便制得了一種室溫下高效去除甲醛的核殼結(jié)構(gòu)多孔材料。
采用上述技術(shù)方案,先由粘土、無機(jī)鹽與膠粘劑結(jié)合形成小顆粒,構(gòu)成復(fù)合材料的核心部件,通過核心部件的作用是將甲醛氧化成二氧化碳等無害物。
在步驟5中將小顆粒與分子篩、氣凝膠和海泡石纖維粉及水玻璃溶液混合,構(gòu)成復(fù)合材料的殼層,通過本步驟,復(fù)合材料的殼層的作用是用于捕捉并濃縮甲醛。
所述步驟4中形成的復(fù)合材料的核心部件,采用的材料主要為具有不同氧化能力的高價(jià)態(tài)的無機(jī)鹽組成,復(fù)合無機(jī)鹽的氧化能力互補(bǔ)及其相互作用強(qiáng)化了核心材料在常溫下氧化去除空氣中不同濃度甲醛的能力,不僅可氧化去除高濃度甲醛,而且可去除低濃度甲醛。
所述步驟5中形成的復(fù)合材料的殼層,主要由分子篩和氣凝膠組成,分子篩和氣凝膠對(duì)甲醛具有良好的吸附性能,因而在甲醛被氧化降解過程中發(fā)揮著濃縮和存貯的功能。一定濃度的甲醛擴(kuò)散到材料的核心區(qū),被強(qiáng)氧化劑氧化,分子篩和氣凝膠的微孔得到清理,分子篩和氣凝膠得到再生,又可吸附甲醛,進(jìn)入下一輪的去除甲醛過程,直到核心材料中的氧化劑被用完。因而,本去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料去除甲醛較徹底。
進(jìn)一步的,所述顆粒為圓形、橢圓形或條形。
進(jìn)一步的,蒸發(fā)脫水過程在真空條件下進(jìn)行。
進(jìn)一步的,所述水玻璃膠溶液的濃度采用35至45波美度。
本發(fā)明提供一種去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料及其制備方法,相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
本去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料的配方簡(jiǎn)單且穩(wěn)定,通過由復(fù)合強(qiáng)氧化劑構(gòu)成的內(nèi)核與由無機(jī)纖維構(gòu)成的殼層組成多級(jí)孔道共存的核殼結(jié)構(gòu)新材料,不僅可氧化去除高濃度甲醛,而且可去除低濃度甲醛,去除甲醛高效且徹底。另外,該新材料具有高效徹底地氧化去除室內(nèi)甲醛污染物的性能,還具并且生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單,制備成本較低,具有廣泛推廣應(yīng)用的前景。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述的一種去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料及其制備方法,
材料成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成為:硅藻土70%;無機(jī)鹽10%;二氧化硅氣凝膠1%;海泡石纖維9%;ZSM-5分子篩9%;水玻璃膠1%。
本較佳實(shí)施例中,無機(jī)鹽中制備及添加方法為成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成包括硝酸鈷鹽3%、高錳酸鹽30%、高鐵酸鹽10%、硝酸鈰鹽8%和高氯酸鹽2%,余量為水。
本去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料的制造步驟及方法為:
(1)、將計(jì)量好的硅藻土在錐形攪拌器中充分混合形成固體粉末,備用;
(2)、將計(jì)量好的硝酸鈷、硝酸鈰、高錳酸鹽、高鐵酸鹽、高氯酸鹽分別溶于水,再混合,配成混和鹽水溶液;
(3)、將混和鹽水溶液與上述備用的固體粉末充分混和,浸泡16~32小時(shí),然后,蒸發(fā)脫水,進(jìn)行粉碎形成粉末;
(4)、在粉碎形成的粉末中加入計(jì)量好的膠粘劑后,送入造粒機(jī)中制成2-3毫米的小顆粒;
(5)、將形成的小顆粒轉(zhuǎn)入圓盤造粒機(jī)中,與ZSM-5分子篩、水玻璃膠和海泡石纖維粉混和,并噴入水玻璃溶液,經(jīng)翻滾造粒,在活性核粒的表面包覆一層無機(jī)纖維的外殼;
(6)、取出上一步形成的核殼在50~90℃下干燥6~12小時(shí),然后在450~550℃焙燒2~4小時(shí),便制得了一種室溫下高效去除甲醛的核殼結(jié)構(gòu)多孔材料。
該活性材料500克可在14小時(shí)內(nèi)將含有3.2mg/m3甲醛的空氣凈化,甲醛去除率為99.8%,可連續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)以上,同類型的活性炭、硅藻土等材料在同樣的工況下運(yùn)行100小時(shí)左右就失去清除甲醛的能力。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1中的去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料的工藝方面相似,僅在材料組成上有些差異。
本較佳實(shí)施例中,材料成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成包括:硅藻土67%;無機(jī)鹽15%;二氧化硅氣凝膠5%;海泡石纖維5%;ZSM-5分子篩1%;水玻璃膠8%。
本較佳實(shí)施例中,無機(jī)鹽中制備及添加方法為成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成包括硝酸鈷鹽1%、高錳酸鹽60%、高鐵酸鹽30%、硝酸鈰鹽3%和高氯酸鹽10%,余量為水。
該活性材料500克可在14小時(shí)內(nèi)將含有3.2mg/m3甲醛的空氣凈化,甲醛去除率為98.9%。
實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例2中的去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料的工藝方面相似,僅在材料比例上有些差異。
本較佳實(shí)施例中,材料成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成包括:硅藻土50%;無機(jī)鹽15%;二氧化硅氣凝膠5%;海泡石纖維12%;ZSM-5分子篩15%;水玻璃膠3%。
本較佳實(shí)施例中,無機(jī)鹽中制備及添加方法為成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成包括硝酸鈷鹽2.5%、高錳酸鹽55%、高鐵酸鹽22%、硝酸鈰鹽3.4%和高氯酸鹽8%,余量為水。
該活性材料500克可在12小時(shí)內(nèi)將含有3.2mg/m3甲醛的空氣凈化,甲醛去除率為99.8%。
實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例3中的去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料比例相同,僅在材料成分選用上有些差異,在工藝方面也保持一致。
本較佳實(shí)施例中,材料成分按重量百分比計(jì)組分構(gòu)成包括:高嶺土50%;無機(jī)鹽15%;硅鋁復(fù)合氧化物氣凝膠5%;海泡石纖維12%;、10X分子篩15%;鉀水玻璃3%。
該活性材料500克可在12.5小時(shí)內(nèi)將含有3.2mg/m3甲醛的空氣凈化,甲醛去除率為99.5%。
實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例3中的去除甲醛用核殼結(jié)構(gòu)多孔材料配方相同,僅在工藝方面有些差異。蒸發(fā)脫水過程在真空條件下進(jìn)行,且加入已海泡石纖維粉和水玻璃膠,等顆粒長(zhǎng)至3毫米后,取出在70℃下干燥9小時(shí),然后在500℃焙燒3小時(shí),制得了一種室溫下高效去除甲醛的核殼結(jié)構(gòu)多孔材料。
該活性材料500克可在13小時(shí)內(nèi)將含有3.2mg/m3甲醛的空氣凈化,甲醛去除率為98.2%。
以上所述,僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。