一種空氣淨化材料及其製備方法和應用與流程
2023-05-13 16:23:06 2
本發明涉及環保材料技術領域，具體是一種空氣淨化材料及其製備方法和應用。
背景技術：
甲醛是室內空氣中的主要汙染物，具有刺激性，且有急性和慢性毒性，長期吸入甲醛會引起眼、鼻、喉的炎症並有可能導致鼻咽癌(chemicalreviews.2010,110(6),2536-72)。常見的甲醛去除手段有物理吸附、低溫等離子分解技術、催化燃燒、植物吸收、光催化等。但是，上述方法受限於吸附容量，高能耗，高溫，低效率和副產物等缺點，去除甲醛仍然是一個挑戰性的難題。
市場上的活性炭或竹炭在一定的時期內均具有一定的吸附能力，但缺點是幾周後即飽和。通常的做法是在太陽下晾曬，蒸發掉水份和部分有害氣體，但難以解決大部分有害物的長期「滯留」，導致在後續使用過程中脫附溢出，反而成為有毒汙染源，再度汙染環境的問題。硅藻土由於其自身的局限性使其在甲醛等分解領域應用受限，需要其與二氧化鈦等催化分解甲醛，但是對硅藻土本身的研究較少。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種空氣淨化材料及其製備方法和應用，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種空氣淨化材料，由以下按照重量份的原料組成：硅藻土21-29份、檸檬酸三乙酯8-16份、丙炔醇3-7份、鹽酸安普羅銨5-9份。
作為本發明進一步的方案：所述空氣淨化材料，由以下按照重量份的原料組成：硅藻土23-27份、檸檬酸三乙酯10-14份、丙炔醇4-6份、鹽酸安普羅銨6-8份。
作為本發明進一步的方案：所述空氣淨化材料，由以下按照重量份的原料組成：硅藻土25份、檸檬酸三乙酯12份、丙炔醇5份、鹽酸安普羅銨7份。
一種空氣淨化材料的製備方法，包括以下步驟：
1)將丙炔醇與其質量7.5-8倍的去離子水混合，製得丙炔醇溶液；將鹽酸安普羅銨與其質量4.8-5.2倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液；
2)將硅藻土粉碎、過100-150目篩，製得硅藻土粉；將硅藻土粉與丙炔醇溶液混合，室溫攪拌30-40min，然後加熱至70-72℃，並在該溫度下攪拌處理50-60min，然後升溫至115-120℃，並在該溫度下攪拌處理35-45min，製得混合物a；
3)將混合物a與檸檬酸三乙酯混合後，在70-80℃的溫度下攪拌處理28-30min，然後降至45-48℃，加入鹽酸安普羅銨溶液，並在該溫度下攪拌處理1.3-1.5h，再在68-70℃的溫度下攪拌至幹製得混合物b；
4)將混合物b在250-255℃的溫度下煅燒30-40min，然後再在420℃的溫度下煅燒1.8-2h，即得空氣淨化材料。
作為本發明進一步的方案：步驟1)中，將鹽酸安普羅銨與其質量5倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液。
作為本發明進一步的方案：步驟2)中，攪拌溫度為300-350r/min。
作為本發明進一步的方案：步驟3)中，攪拌溫度為200-220r/min。
本發明另一目的是提供所述複合材料在分解有害氣體處理中的應用。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明採用硅藻土為原料、經過上述工藝處理後製得的空氣淨化材料，對甲醛、苯類有害氣體及揮發性有機物進行氧化降解，效果顯著，使用方便，在室溫下就可高效分解空氣中的甲醛；可重複多次使用。本發明使用安全，將甲醛分解為二氧化碳和水，不產生二次汙染物；容易再生，甲醛分解活性降低時，可以快速簡便再生，再生過程中無有毒有害二次汙染物生成。本發明製備工藝簡單，製備成本低，不需要貴金屬作為活性組分，強度高、耐水性好，重複利用率高，安全環保，適於大規模推廣。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
本發明實施例中，一種空氣淨化材料，由以下原料組成：硅藻土21kg、檸檬酸三乙酯8kg、丙炔醇3kg、鹽酸安普羅銨5kg。
將丙炔醇與其質量7.5倍的去離子水混合，製得丙炔醇溶液；將鹽酸安普羅銨與其質量4.8倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液。將硅藻土粉碎、過100目篩，製得硅藻土粉；將硅藻土粉與丙炔醇溶液混合，室溫攪拌30-40min，然後加熱至70℃，並在該溫度下攪拌處理50min，攪拌溫度為300r/min，然後升溫至115℃，並在該溫度下攪拌處理35min，製得混合物a。將混合物a與檸檬酸三乙酯混合後，在70℃的溫度下攪拌處理28min，然後降至45℃，加入鹽酸安普羅銨溶液，並在該溫度下攪拌處理1.3h，攪拌溫度為200r/min，再在68℃的溫度下攪拌至幹製得混合物b。將混合物b在250℃的溫度下煅燒30min，然後再在420℃的溫度下煅燒1.8h，即得空氣淨化材料。
實施例2
本發明實施例中，一種空氣淨化材料，由以下原料組成：硅藻土29kg、檸檬酸三乙酯16kg、丙炔醇7kg、鹽酸安普羅銨9kg。
將丙炔醇與其質量8倍的去離子水混合，製得丙炔醇溶液；將鹽酸安普羅銨與其質量5.2倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液。將硅藻土粉碎、過150目篩，製得硅藻土粉；將硅藻土粉與丙炔醇溶液混合，室溫攪拌40min，然後加熱至72℃，並在該溫度下攪拌處理60min，攪拌溫度為350r/min，然後升溫至120℃，並在該溫度下攪拌處理45min，製得混合物a。將混合物a與檸檬酸三乙酯混合後，在80℃的溫度下攪拌處理30min，然後降至48℃，加入鹽酸安普羅銨溶液，並在該溫度下攪拌處理1.5h，攪拌溫度為220r/min，再在70℃的溫度下攪拌至幹製得混合物b。將混合物b在255℃的溫度下煅燒40min，然後再在420℃的溫度下煅燒2h，即得空氣淨化材料。
實施例3
本發明實施例中，一種空氣淨化材料，由以下原料組成：硅藻土23kg、檸檬酸三乙酯10kg、丙炔醇4kg、鹽酸安普羅銨6kg。
將丙炔醇與其質量7.8倍的去離子水混合，製得丙炔醇溶液；將鹽酸安普羅銨與其質量5倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液。將硅藻土粉碎、過120目篩，製得硅藻土粉；將硅藻土粉與丙炔醇溶液混合，室溫攪拌35min，然後加熱至71℃，並在該溫度下攪拌處理55min，攪拌溫度為320r/min，然後升溫至118℃，並在該溫度下攪拌處理40min，製得混合物a。將混合物a與檸檬酸三乙酯混合後，在75℃的溫度下攪拌處理30min，然後降至45℃，加入鹽酸安普羅銨溶液，並在該溫度下攪拌處理1.4h，攪拌溫度為220r/min，再在69℃的溫度下攪拌至幹製得混合物b。將混合物b在252℃的溫度下煅燒35min，然後再在420℃的溫度下煅燒1.9h，即得空氣淨化材料。
實施例4
本發明實施例中，一種空氣淨化材料，由以下原料組成：硅藻土27kg、檸檬酸三乙酯14kg、丙炔醇6kg、鹽酸安普羅銨8kg。
將丙炔醇與其質量7.8倍的去離子水混合，製得丙炔醇溶液；將鹽酸安普羅銨與其質量5倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液。將硅藻土粉碎、過120目篩，製得硅藻土粉；將硅藻土粉與丙炔醇溶液混合，室溫攪拌35min，然後加熱至71℃，並在該溫度下攪拌處理55min，攪拌溫度為320r/min，然後升溫至118℃，並在該溫度下攪拌處理40min，製得混合物a。將混合物a與檸檬酸三乙酯混合後，在75℃的溫度下攪拌處理30min，然後降至45℃，加入鹽酸安普羅銨溶液，並在該溫度下攪拌處理1.4h，攪拌溫度為220r/min，再在69℃的溫度下攪拌至幹製得混合物b。將混合物b在252℃的溫度下煅燒35min，然後再在420℃的溫度下煅燒1.9h，即得空氣淨化材料。
實施例5
本發明實施例中，一種空氣淨化材料，由以下原料組成：硅藻土25kg、檸檬酸三乙酯12kg、丙炔醇5kg、鹽酸安普羅銨7kg。
將丙炔醇與其質量7.8倍的去離子水混合，製得丙炔醇溶液；將鹽酸安普羅銨與其質量5倍的乙醇混合，製得鹽酸安普羅銨溶液。將硅藻土粉碎、過120目篩，製得硅藻土粉；將硅藻土粉與丙炔醇溶液混合，室溫攪拌35min，然後加熱至71℃，並在該溫度下攪拌處理55min，攪拌溫度為320r/min，然後升溫至118℃，並在該溫度下攪拌處理40min，製得混合物a。將混合物a與檸檬酸三乙酯混合後，在75℃的溫度下攪拌處理30min，然後降至45℃，加入鹽酸安普羅銨溶液，並在該溫度下攪拌處理1.4h，攪拌溫度為220r/min，再在69℃的溫度下攪拌至幹製得混合物b。將混合物b在252℃的溫度下煅燒35min，然後再在420℃的溫度下煅燒1.9h，即得空氣淨化材料。
對比例1
將所有原料直接混合後烘乾製得混合料，在252℃的溫度下煅燒35min，然後再在420℃的溫度下煅燒1.9h即得。
對比例2
在製備過程中除不含丙炔醇、鹽酸安普羅銨外，其它均與實施例5一致。
本發明具有分解苯、甲苯和二甲苯、甲醛的功效，具體描述如下所示。
材料：實施例5
檢測設備：大氣採樣器、分光光度計
檢測依據：gb11737-89《居住區大氣中苯、甲苯和二甲苯衛生檢驗標準方法氣相色譜法》
試驗方法：
1、對某正常居室進行效果檢測。面積80m2，室內板式家具、沙發、地板、油漆牆面和頂面，檢測前空間封閉24小時苯、甲苯或二甲苯濃度，檢測經過施工後空間封閉24小時苯、甲苯或二甲苯濃度，進行前後對比計算。
2、治理方法：將本發明實施例5空氣淨化材料5g置入該空間中，將空間進行封閉，24小時後進行檢測。
3、檢測結果如表2所示。此外，還對含有甲醛的空間進行上述試驗，結果如表1所示。
表1
經檢測，本發明對於室內苯、甲苯、二甲苯、甲醛的去除效果為97.3％，97.7％，96.9％，99.7％。對經上述去除過程的空氣淨化材料進行檢測，經檢測其內部含有的苯、甲苯、二甲苯、甲醛含量很低，說明本發明是對苯、甲苯、二甲苯、甲醛具有分解的作用。
其它實施例1-4對苯、甲苯、二甲苯、甲醛的去除效果均在90％以上，且實施例3-4較優，均在94.5％以上。對比例1-2的去除效果卻較差，對比例1對對苯、甲苯、二甲苯、甲醛去除效果均在55％以下，對比例2對苯、甲苯、二甲苯、甲醛去除效果均在38％以下。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。