CN108187648A - 一种快速分解室内甲醛的硅藻泥及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于空气净化的技术领域，提供了一种快速分解室内甲醛的硅藻泥及制备方法。该方法通过对硅藻土进行酸洗和焙烧，先后采用小苏打溶液及液体玻璃溶液浸渍并烘干，然后采用二氧化钛溶胶浸渍，并烘干及煅烧，最后与胶粘剂、聚酰胺纤维、石灰石、高岭土、水混合，制得可快速分解甲醛的硅藻泥。与传统方法相比，本发明的制备的复合硅藻泥，不仅解决了微孔堵塞问题，吸附量好，吸附效率高，而且加入光催化剂和形成液态玻璃反光薄膜，提高了光能利用率高，光催化效果好，对甲醛等污染物的分解速度快，同时整个制备过程简单易控，制备成本低，可推广生产应用。
Description
技术领域
本发明属于空气净化的技术领域，提供了一种快速分解室内甲醛的硅藻泥及制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，大量使用美化、装饰材料，导致大量的化学品在室内使用，造成了室内空气污染。常见的室内污染物有甲醛、苯、氨等挥发性气体污染物、生物污染物以及颗粒物等，室内空气净化技术越来越受到重视。
目前，室内空气的净化技术主要有过滤、吸附、负离子、静电、光催化、紫外线杀菌、臭氧等空气净化方法。其中吸附净化法是采用最早，且至今仍是最广泛的一种空气净化技术，吸附法是利用活性炭、分子筛、硅胶、活性氧化铝等具有吸附能力的物质，吸附污染物来达到净化室内空气的目的。
活性炭吸附由于吸附量有限，难以快速、高效除脱有害物，制约着进一步发展。近年来，硅藻土其特有的吸附性，成为新兴的吸附净化材料。硅藻泥作为室内建筑、装饰材料，通常通过直接混合的方式来制备硅藻土涂料，硅藻土应用中的主要问题是吸附饱和性和微孔堵塞等，通常采用加入光催化剂或其他空气净化材料进制备复合材料，这也是目前硅藻土及硅藻泥在空气净化发展中的主要研究方向。
目前国内外在用于空气净化的硅藻泥，尤其是加入二氧化钛光催化剂的复合硅藻泥方面已取得了一定成效。其中王家强等人发明了一种生物模板制备的室内光催化降解甲醛的二氧化钛-硅藻泥复合材料方法（中国发明专利申请号201410839055.1），首先以香蒲叶片作为模板剂，以试剂法保持模板剂的形貌，处理后加入钛的前驱体反应，将所得产物烘干、煅烧，研磨后得香蒲叶-二氧化钛，同时将硅藻土原矿精细处理后得到硅藻精土；再对硅藻精土和香蒲叶-二氧化钛进一步精细处理后，即得一种可用于高效吸附室内甲醛的、用生物模板制备的负载纳米二氧化钛的硅藻泥。另外，牟连春发明了一种复合硅藻泥涂料（中国发明专利申请号201510924593.5），原料为：精选硅藻土、膨润土、高粘剂凹土、活性炭粉、石英砂、沸石粉、重质碳酸钙、羟乙基纤维素、纳米负离子粉、纳米二氧化钛及甲醛溶解酶，此发明提供的复合硅藻泥涂料，原料天然环保、安全可靠；含有膨润土和高粘剂凹土，能增加涂料粘合性，涂刷方便；含有活性炭粉和甲醛溶解酶，能增强吸收、分解甲醛等有害物质的效果，净化空气；含有纳米负离子粉和二氧化钛，大大增强除菌效果，释放负离子，改善居住环境。
可见，现有技术中用于空气净化的硅藻泥存在微孔易堵塞，吸附量有限，吸附效率慢等缺点，传统的采用加入光催化剂制备复合空气净化材料的技术，由于硅藻土的不透光性，导致光照不足，光能利用率差，光催化效率不佳，对甲醛的分解速度，致使存在空气净化效果差的问题。
发明内容
针对这种情况，我们提出一种快速分解室内甲醛的硅藻泥及制备方法，主要是利用液态玻璃在硅藻土的微孔及表面包覆一层具有反光的薄膜，增加硅藻土微孔对光线的反射效率，提高微孔内的光照强度，提高光催化剂的催化效率，加快了甲醛的分解速度；并且加入了小苏打加热产生气体有效的防止液态玻璃堵塞硅藻土的微孔。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，通过对硅藻土进行酸洗和焙烧，先后采用小苏打溶液及液体玻璃溶液浸渍并烘干，然后采用二氧化钛溶胶浸渍，并烘干及煅烧，最后与胶粘剂、聚酰胺纤维、石灰石、高岭土混合，制得可快速分解甲醛的硅藻泥，制备的具体步骤如下：
（1）采用稀酸液对硅藻土进行酸洗处理，然后焙烧，待用；
（2）将步骤（1）处理过的硅藻土加入小苏打的水溶液中，使小苏打溶液能够进入硅藻土的微孔中，然后加入液体玻璃溶液进行浸渍，一段时间后进行过滤，然后加热烘干，小苏打受热分解产生的气体可防止液态玻璃堵塞硅藻土的微孔，制得液态玻璃改性的硅藻土；其中，处理过的硅藻土40~65重量份、小苏打溶液10~20重量份、液体玻璃溶液25~40重量份；
（3）将钛酸丁酯、二乙醇胺加入到乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后加入步骤（2）制得的液态玻璃改性的硅藻土进行浸渍，一段时间后进行过滤、烘干及煅烧，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；其中液态玻璃改性的硅藻土30~40重量份、二氧化钛溶胶60~70重量份；
（4）将步骤（3）制得的二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土与胶粘剂、聚酰胺纤维、石灰石、高岭土、水按一定的重量份混合，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；其中，二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土59~77重量份、胶粘剂2~4重量份、聚酰胺纤维5~10重量份、石灰石8~12重量份、高岭土8~15重量份、水20-30重量份。
优选的，步骤（1）所述稀酸液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸或稀硼酸中的一种，酸洗次数为3~5次，酸洗后采用清水洗涤1~2次。
优选的，步骤（1）所述焙烧温度为300~800℃，时间为3~6h。
优选的，步骤（2）所述小苏打溶液的质量浓度为2~4%，液体玻璃溶液的浓度为40~45波美度。
优选的，步骤（2）所述浸渍时间为30~50min，所述烘干温度为105~120℃。
优选的，步骤（3）所述二氧化钛溶胶中各原料重量份为：钛酸丁酯20~30重量份、二乙醇胺18~25重量份、乙醇溶液45~62重量份。
优选的，步骤（3）所述浸渍时间为30~50min，所述烘干温度为105~120℃。
优选的，步骤（3）所述煅烧温度为1000~1300℃，时间为3~5h。
优选的，步骤（4）所述胶粘剂为丙烯酸胶。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的一种快速分解室内甲醛的硅藻泥。
该方法通过对硅藻土进行酸洗和焙烧，先后采用小苏打溶液及液体玻璃溶液浸渍并烘干，然后采用二氧化钛溶胶浸渍，并烘干及煅烧，最后与胶粘剂、聚酰胺纤维、石灰石、高岭土混合，制得可快速分解甲醛的硅藻泥。与传统方法相比，本发明的制备的复合硅藻泥，不仅解决了微孔堵塞问题，吸附量好，吸附效率高，而且加入光催化剂和形成液态玻璃反光薄膜，提高了光能利用率高，光催化效果好，对甲醛等污染物的分解速度快，同时整个制备过程简单易控，制备成本低，可推广生产应用。
将本发明制备的复合硅藻泥与活性炭、活性炭/硅藻泥复合材料、二氧化钛/硅藻泥共混材料置于甲醛测试室内，在20min后，分别取出吸附材料，称量剩余甲醛重量，并计算20min内材料对甲醛的平均吸附速度，再对吸附材料进行加热，除去仅吸附但未分解的甲醛气体，称量材料的失重，并计算20min内甲醛的平均分解速度，所得数据如表1所示。
同理，将本发明制备的复合硅藻泥与活性炭、活性炭/硅藻泥复合材料、二氧化钛/硅藻泥共混材料置于甲醛测试室内，在60min后，分别取出吸附材料，称量剩余甲醛重量，并计算60min内材料对甲醛的平均吸附速度，再对吸附材料进行加热，除去仅吸附但未分解的甲醛气体，称量材料的失重，并计算60min内甲醛的平均分解速度，所得数据如表1所示。
表1：
本发明提供了一种快速分解室内甲醛的硅藻泥及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的复合硅藻泥对空气污染兼具吸附性能和光催化降解性能，空气净化效果好。
2.本发明的制备通过液态玻璃在硅藻土的微孔及表面包覆一层具有反光的薄膜，增加硅藻土微孔对光线的反射效率，提高了微孔内的光照强度，加入的光催化剂的光能利用率高，催化效果好，对甲醛等污染物的分解速度快。
3.本发明的利用加入的小苏打加热产生气体，有效的防止液态玻璃堵塞硅藻土的微孔，确保了复合硅藻泥的吸附量和吸附效率，同时也保证了光照效果。
4.本发明的制备方法，过程易控，制备成本低，可推广生产应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
采用稀盐酸对硅藻土酸洗4次，然后清水洗涤1次，然后在500℃高温下焙烧5h以备用；然后取53kg的处理过的硅藻土加入15kg浓度为3%的小苏打的水溶液中，然后加入32kg浓度为42波美度的液体玻璃溶液浸渍40min后进行过滤，然后加热到113℃烘干，制得液态玻璃改性的硅藻土；将25kg的钛酸丁酯、22kg的二乙醇胺加入53kg乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后取65kg的二氧化钛溶液，加入35kg的液态玻璃改性的硅藻土浸渍40min，过滤，在112℃下烘干，加热到1150℃煅烧4h，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；取68kg制得的硅藻土与3kg的丙烯酸胶、8kg的聚酰胺纤维、10kg的石灰石、11kg的高岭土、20kg水，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；
将制备的复合硅藻泥置于甲醛测试室内，在20min后，取出材料，称量剩余甲醛重量，并计算20min内材料对甲醛的平均吸附速度，再对材料进行加热，除去仅吸附但未分解的甲醛气体，称量材料的失重，并计算20min内甲醛的平均分解速度，所得数据如表2所示。
将制备的复合硅藻泥置于甲醛测试室内，在60min后，取出材料，称量剩余甲醛重量，并计算60min内材料对甲醛的平均吸附速度，再对材料进行加热，除去仅吸附但未分解的甲醛气体，称量材料的失重，并计算60min内甲醛的平均分解速度，所得数据如表2所示。
实施例2
采用稀硫酸对硅藻土酸洗3次，然后清水洗涤2次，然后在300℃高温下焙烧6h以备用；然后取65kg的处理过的硅藻土加入10kg浓度为2%的小苏打的水溶液中，然后加入25kg浓度为40波美度的液体玻璃溶液浸渍30min后进行过滤，然后加热到105℃烘干，制得液态玻璃改性的硅藻土；将20kg的钛酸丁酯、18kg的二乙醇胺加入62kg乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后取60kg的二氧化钛溶液，加入40kg的液态玻璃改性的硅藻土浸渍30min，过滤，在105℃下烘干，加热到1000℃煅烧5h，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；取77kg制得的硅藻土与2kg的丙烯酸胶、5kg的聚酰胺纤维、8kg的石灰石、8kg的高岭土、25kg的水，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例3
采用稀硝酸对硅藻土酸洗5次，然后清水洗涤1次，然后在800℃高温下焙烧3h以备用；然后取40kg的处理过的硅藻土加入20kg浓度为4%的小苏打的水溶液中，然后加入40kg浓度为45波美度的液体玻璃溶液浸渍50min后进行过滤，然后加热到120℃烘干，制得液态玻璃改性的硅藻土；将30kg的钛酸丁酯、25kg的二乙醇胺加入45kg乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后取70kg的二氧化钛溶液，加入30kg的液态玻璃改性的硅藻土浸渍50min，过滤，在120℃下烘干，加热到1300℃煅烧3h，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；取59kg制得的硅藻土与4kg的丙烯酸胶、5kg的聚酰胺纤维、8kg的石灰石、8kg的高岭土、30kg水，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例4
采用稀硼酸对硅藻土酸洗4次，然后清水洗涤1次，然后在400℃高温下焙烧5h以备用；然后取60kg的处理过的硅藻土加入12kg浓度为32~4%的小苏打的水溶液中，然后加入28kg浓度为41波美度的液体玻璃溶液浸渍35min后进行过滤，然后加热到110℃烘干，制得液态玻璃改性的硅藻土；将22kg的钛酸丁酯、19kg的二乙醇胺加入59kg乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后取62kg的二氧化钛溶液，加入38kg的液态玻璃改性的硅藻土浸渍35min，过滤，在110℃下烘干，加热到1050℃煅烧3h，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；取73kg制得的硅藻土与3kg的丙烯酸胶、6kg的聚酰胺纤维、9kg的石灰石、9kg的高岭土、20kg水，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例5
采用稀盐酸对硅藻土酸洗5次，然后清水洗涤1次，然后在700℃高温下焙烧4h以备用；然后取46kg的处理过的硅藻土加入18kg浓度为4%的小苏打的水溶液中，然后加入36kg浓度为44波美度的液体玻璃溶液浸渍45min后进行过滤，然后加热到115℃烘干，制得液态玻璃改性的硅藻土；将28kg的钛酸丁酯、22kg的二乙醇胺加入50kg乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后取69kg的二氧化钛溶液，加入31kg的液态玻璃改性的硅藻土浸渍45min，过滤，在118℃下烘干，加热到1250℃煅烧3.5h，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；取64kg制得的硅藻土与3kg的丙烯酸胶、9kg的聚酰胺纤维、11kg的石灰石、13kg的高岭土、25kg水，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
实施例6
采用稀硫酸对硅藻土酸洗4次，然后清水洗涤2次，然后在700℃高温下焙烧5h以备用；然后取49kg的处理过的硅藻土加入16kg浓度为3%的小苏打的水溶液中，然后加入35kg浓度为43波美度的液体玻璃溶液浸渍42min后进行过滤，然后加热到110℃烘干，制得液态玻璃改性的硅藻土；将26kg的钛酸丁酯、22kg的二乙醇胺加入52kg乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后取66kg的二氧化钛溶液，加入34kg的液态玻璃改性的硅藻土浸渍45min，过滤，在115℃下烘干，加热到1200℃煅烧4h，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；取69kg制得的硅藻土与3kg的丙烯酸胶、8kg的聚酰胺纤维、10kg的石灰石、10kg的高岭土、28kg水，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
对比例1
复合硅藻泥制备过程中，未使用小苏打水溶液，其他制备条件与实施例6一致；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
对比例2
复合硅藻泥制备过程中，未使用液体玻璃溶液，其他制备条件与实施例6一致；
测试方法与实施例1一致，所得数据如表2所示。
表2：
Claims (10)
1.一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于，通过对硅藻土进行酸洗和焙烧，先后采用小苏打溶液及液体玻璃溶液浸渍并烘干，然后采用二氧化钛溶胶浸渍，并烘干及煅烧，最后与胶粘剂、聚酰胺纤维、石灰石、高岭土混合，制得可快速分解甲醛的硅藻泥，制备的具体步骤如下：
（1）采用稀酸液对硅藻土进行酸洗处理，然后焙烧，待用；
（2）将步骤（1）处理过的硅藻土加入小苏打的水溶液中，使小苏打溶液进入硅藻土的微孔中，然后加入液体玻璃溶液进行浸渍，一段时间后进行过滤，然后加热烘干，小苏打受热分解产生的气体可防止液态玻璃堵塞硅藻土的微孔，制得液态玻璃改性的硅藻土；其中，处理过的硅藻土40~65重量份、小苏打溶液10~20重量份、液体玻璃溶液25~40重量份；
（3）将钛酸丁酯、二乙醇胺加入到乙醇溶液中，通过溶胶凝胶法制得二氧化钛溶胶，然后加入步骤（2）制得的液态玻璃改性的硅藻土进行浸渍，一段时间后进行过滤、烘干及煅烧，制得二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土；其中液态玻璃改性的硅藻土30~40重量份、二氧化钛溶胶60~70重量份；
（4）将步骤（3）制得的二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土与胶粘剂、聚酰胺纤维、石灰石、高岭土、水按一定的重量份混合，搅拌均匀，制得可快速分解甲醛的硅藻泥；其中，二氧化钛负载和液态玻璃改性的硅藻土59~77重量份、胶粘剂2~4重量份、聚酰胺纤维5~10重量份、石灰石8~12重量份、高岭土8~15重量份、水20-30重量份。
2.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述稀酸液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸或稀硼酸中的一种，酸洗次数为3~5次，酸洗后采用清水洗涤1~2次。
3.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述焙烧温度为300~800℃，时间为3~6h。
4.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述小苏打溶液的质量浓度为2~4%，液体玻璃溶液的浓度为40~45波美度。
5.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述浸渍时间为30~50min，所述烘干温度为105~120℃。
6.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述二氧化钛溶胶中各原料重量份为：钛酸丁酯20~30重量份、二乙醇胺18~25重量份、乙醇溶液45~62重量份。
7.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述浸渍时间为30~50min，所述烘干温度为105~120℃。
8.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述煅烧温度为1000~1300℃，时间为3~5h。
9.根据权利要求1所述一种快速分解室内甲醛的硅藻泥的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述胶粘剂为丙烯酸胶。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到一种快速分解室内甲醛的硅藻泥。
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|---|---|---|---|---|
| CN109053061A (zh) * | 2018-10-18 | 2018-12-21 | 合肥欧克斯新型建材有限公司 | 一种环保硅藻泥及其制备方法 |
| CN110479233A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-11-22 | 山东利特纳米技术有限公司 | 用于净化空气的高紫外光利用率的光触媒颗粒及制备方法 |
| CN112239347A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-19 | 余明芳 | 一种可分解甲醛的硅藻泥护墙板的制备方法 |
| CN112763375A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-05-07 | 深圳市海龟梦新能源科技环保材料有限公司 | 一种硅藻泥壁材中硅藻土含量的测定方法 |
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2018
- 2018-01-31 CN CN201810095672.3A patent/CN108187648A/zh not_active Withdrawn
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