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CN113083242A - 一种能释放负离子除甲醛的新材料及其制备方法 - Google Patents

一种能释放负离子除甲醛的新材料及其制备方法 Download PDF

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CN113083242A CN202110351769.8A CN202110351769A CN113083242A CN 113083242 A CN113083242 A CN 113083242A CN 202110351769 A CN202110351769 A CN 202110351769A CN 113083242 A CN113083242 A CN 113083242A
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Guangzhou Lvxin Environmental Protection Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种能释放负离子除甲醛的新材料及其制备方法，由以下重量份原料制成：30~45份多孔陶粒、25~35份改性凹凸棒土、5~10份蛭石、3~6份灰钙粉、3~6份沸石、3~5份锂云母、2~3.5份电气石粉、1.5~3份镭石粉、1.2~2份木质素磺酸钠、0.9~1.5份十二烷基苯磺酸钠、0.5~0.9份六偏磷酸钠。本发明所述的能释放负离子除甲醛的新材料具有净化甲醛效果，且能够释放负离子；通过加入电气石粉、镭石粉，使得本发明所述的新材料能够在一定程度上释放负离子；通过制备得到了具有优异净化甲醛的多孔陶粒，通过对凹凸棒土进行改性，显著提高了其对于甲醛的净化效果。

Description

一种能释放负离子除甲醛的新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保材料技术领域，具体涉及一种能释放负离子除甲醛的新材料及其制备方法。
背景技术
甲醛是主要的室内空气污染物之一，对眼睛、鼻腔、呼吸道粘膜组织具有很强的刺激性和毒性。
目前国内除去甲醛的方法有化学法、吸附法等。化学法是将化学试剂渍洒在空气中或家具里与甲醛发生化学反应达到清除目的。由于毒气是缓慢释放的，化学法只能瞬间完成，效果不理想。吸附法具有操作简易、价格低廉、适用范围广、可回收利用、无能源消耗等优势， 被广泛用于处理低浓度的甲醛污染， 目前常用的吸附剂主要是天然硅酸盐类纳米矿物材料、沸石等。
天然硅酸盐类纳米矿物材料如海泡石、凹凸棒石、蒙脱石等由于表面具有酸性位点和较高的表面积，对强极性甲醛分子具有一定的吸附能力。然而，未经处理的天然环境中矿物材料存在吸附选择性差、杂质含量多、孔隙少、表面活性官能团数量少等问题，需要对其进行改性处理。
发明内容
本发明提供一种能释放负离子除甲醛的新材料及其制备方法， 所述的新材料具有净化甲醛效果，且能够释放负离子。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
一种能释放负离子除甲醛的新材料，由以下重量份原料制成：30~45份多孔陶粒、25~35份改性凹凸棒土、5~10份蛭石、3~6份灰钙粉、3~6份沸石、3~5份锂云母、2~3.5份电气石粉、1.5~3份镭石粉、1.2~2份木质素磺酸钠、0.9~1.5份十二烷基苯磺酸钠、0.5~0.9份六偏磷酸钠。
作为一种优选方案，所述新材料由以下重量份原料制成：38~43份多孔陶粒、28~33份改性凹凸棒土、5~8份蛭石、3~5份灰钙粉、3~5份沸石、3~4份锂云母、2~3份电气石粉、1.5~2.2份镭石粉、1.4~2份木质素磺酸钠、0.9~1.2份十二烷基苯磺酸钠、0.5~0.7份六偏磷酸钠。
作为一种优选方案，所述新材料由以下重量份原料制成：42.6份多孔陶粒、32份改性凹凸棒土、6份蛭石、4份灰钙粉、4份沸石、3.5份锂云母、2.5份电气石粉、2份镭石粉、1.8份木质素磺酸钠、1份十二烷基苯磺酸钠、0.6份六偏磷酸钠。
作为一种优选方案，所述多孔陶粒的制备方法为：
（1）将硅藻土、钾长石、透辉石分别研磨至200~500目，研磨后按重量份计称取：25~35重量份透辉石、20~30重量份钾长石、8~20重量份硅藻土，混合均匀，得到第一混合体；
（2）将第一混合体、8~15重量份乙酸铵、6~10重量份硫酸铝、4~8份重量份硅溶胶加入到球磨机中，以300~800rpm转速混合4~8h，得到第二混合体；干燥，将第二混合体用造粒设备造粒成直径为2~6mm的颗粒；
（3）将颗粒在1300~1450℃下烧结，冷却，即得烧结体；
（4）将烧结体在混合酸中浸泡4~12h，干燥，得到改性多孔陶粒。
本发明的发明人在大量的研究中发现，通过以透辉石、钾长石、硅藻土为主要原料，乙酸铵、硫酸铝、硅溶胶为辅助原料，制备得到的多孔材料，具有良好的孔隙结构，烧结后，表面分布大量微孔，比表面积大，具有良好的吸附性能，同时发明人发现，上述得到的烧结体呈碱性，表面虽然有大量微孔，比表面积大，但同时也附有一定杂质，因此，采用混合酸处理，可以有效的去除杂质，降低pH，pH的降低使得其对甲醛具有更优异的吸附性能。
作为一种优选方案，所述（4）中烧结体与混合酸重量比为1：5~10。
作为一种优选方案，所述混合酸由浓硫酸、浓硝酸按照重量比1：1~4配制而成。
作为一种优选方案，所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将凹凸棒土在420~450℃下煅烧3~6h，得到煅烧凹凸棒土；
（12）将6~12重量份煅烧凹凸棒土加入到20~30重量份盐酸溶液中浸泡8~12h，得到第一混合液；
（13）将2~5重量份二氧化钛、0.05~0.15重量份硅烷偶联剂KH550加入到12~18重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（14）将第二混合液滴加到第一混合液中，超声处理，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
发明人发现，通过将二氧化钛直接加入到配方体系中，会发生团聚现象，从而达不到净化空气的效果，因此不能将其直接加入到配方体系中。
本发明的发明人在大量的研究中发现，通过将凹凸棒土在420~450℃下进行煅烧处理，可以使凹凸棒土表面变得疏松，内部孔隙容积变大，同时，经过煅烧后，酸处理，杂质被去除，为二氧化钛的负载提供有利条件，申请人发现，若煅烧温度过高（即煅烧温度高于450℃），则会出现塌孔现象，若煅烧温度过低（即煅烧温度高于420℃），变现出欠烧状态，即本发明通过将煅烧温度控制在420~450℃，有效的提高了内部孔隙容积，降低结晶程度，内部孔隙容积的扩大有利于二氧化钛的负载，二氧化钛负载在凹凸棒土在内部孔隙中，能够有效的解决二氧化钛团聚问题，从而二者联用，能够显著提高对于甲醛的净化。
作为一种优选方案，所述盐酸溶液为2~5mol/L的盐酸溶液。
作为一种优选方案，所述超声处理功率为400~700W，超声处理时间为25~50min。
本发明还提供了一种能释放负离子除甲醛的新材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔陶粒粉碎200~500目，将粉碎后的多孔陶粒、改性凹凸棒土、蛭石、灰钙粉、沸石、锂云母、电气石粉、镭石粉加入到高速混合机中，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠，搅拌均匀，研磨至200~500目，即得能释放负离子除甲醛的新材料。
本发明的有益效果：（1）本发明所述的能释放负离子除甲醛的新材料具有净化甲醛效果，且能够释放负离子；（2）本发明通过加入电气石粉、镭石粉，使得本发明所述的新材料能够在一定程度上释放负离子；（3）本发明通过制备得到了具有优异净化甲醛的多孔陶粒，通过对凹凸棒土进行改性，显著提高了其对于甲醛的净化效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。
实施例1
一种能释放负离子除甲醛的新材料，所述新材料由以下重量份原料制成：42.6份多孔陶粒、32份改性凹凸棒土、6份蛭石、4份灰钙粉、4份沸石、3.5份锂云母、2.5份电气石粉、2份镭石粉、1.8份木质素磺酸钠、1份十二烷基苯磺酸钠、0.6份六偏磷酸钠。
所述多孔陶粒的制备方法为：
（1）将硅藻土、钾长石、透辉石分别研磨至400目，研磨后按重量份计称取：32重量份透辉石、25重量份钾长石、14重量份硅藻土，混合均匀，得到第一混合体；
（2）将第一混合体、10重量份乙酸铵、7重量份硫酸铝、5份重量份硅溶胶加入到球磨机中，以400rpm转速混合5h，得到第二混合体；干燥，将第二混合体用造粒设备造粒成直径为3mm的颗粒；
（3）将颗粒在1380℃下烧结，冷却，即得烧结体；
（4）将烧结体在混合酸中浸泡8h，干燥，得到改性多孔陶粒。
所述（4）中烧结体与混合酸重量比为1：9。
所述混合酸由浓硫酸、浓硝酸按照重量比1：2配制而成。
所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将凹凸棒土在440℃下煅烧5h，得到煅烧凹凸棒土；
（12）将8重量份煅烧凹凸棒土加入到22重量份盐酸溶液中浸泡10h，得到第一混合液；所述盐酸溶液为4mol/L的盐酸溶液；
（13）将4重量份二氧化钛、0.1重量份硅烷偶联剂KH550加入到15.9重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（14）将第二混合液滴加到第一混合液中，500W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
所述的能释放负离子除甲醛的新材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔陶粒粉碎400目，将粉碎后的多孔陶粒、改性凹凸棒土、蛭石、灰钙粉、沸石、锂云母、电气石粉、镭石粉加入到高速混合机中，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠，搅拌均匀，研磨至400目，即得能释放负离子除甲醛的新材料。
实施例2
一种能释放负离子除甲醛的新材料，所述新材料由以下重量份原料制成：30份多孔陶粒、25份改性凹凸棒土、10份蛭石、6份灰钙粉、3份沸石、3份锂云母、2份电气石粉、1.5份镭石粉、1.2份木质素磺酸钠、0.9份十二烷基苯磺酸钠、0.5份六偏磷酸钠。
所述多孔陶粒的制备方法为：
（1）将硅藻土、钾长石、透辉石分别研磨至400目，研磨后按重量份计称取：32重量份透辉石、25重量份钾长石、14重量份硅藻土，混合均匀，得到第一混合体；
（2）将第一混合体、10重量份乙酸铵、7重量份硫酸铝、5份重量份硅溶胶加入到球磨机中，以400rpm转速混合5h，得到第二混合体；干燥，将第二混合体用造粒设备造粒成直径为3mm的颗粒；
（3）将颗粒在1380℃下烧结，冷却，即得烧结体；
（4）将烧结体在混合酸中浸泡8h，干燥，得到改性多孔陶粒。
所述（4）中烧结体与混合酸重量比为1：9。
所述混合酸由浓硫酸、浓硝酸按照重量比1：2配制而成。
所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将凹凸棒土在440℃下煅烧5h，得到煅烧凹凸棒土；
（12）将8重量份煅烧凹凸棒土加入到22重量份盐酸溶液中浸泡10h，得到第一混合液；所述盐酸溶液为4mol/L的盐酸溶液；
（13）将4重量份二氧化钛、0.1重量份硅烷偶联剂KH550加入到15.9重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（14）将第二混合液滴加到第一混合液中，500W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
所述的能释放负离子除甲醛的新材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔陶粒粉碎400目，将粉碎后的多孔陶粒、改性凹凸棒土、蛭石、灰钙粉、沸石、锂云母、电气石粉、镭石粉加入到高速混合机中，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠，搅拌均匀，研磨至400目，即得能释放负离子除甲醛的新材料。
实施例3
一种能释放负离子除甲醛的新材料，所述新材料由以下重量份原料制成：45份多孔陶粒、35份改性凹凸棒土、10份蛭石、6份灰钙粉、6份沸石、5份锂云母、3.5份电气石粉、3份镭石粉、2份木质素磺酸钠、1.5份十二烷基苯磺酸钠、0.9份六偏磷酸钠。
所述多孔陶粒的制备方法为：
（1）将硅藻土、钾长石、透辉石分别研磨至400目，研磨后按重量份计称取：32重量份透辉石、25重量份钾长石、14重量份硅藻土，混合均匀，得到第一混合体；
（2）将第一混合体、10重量份乙酸铵、7重量份硫酸铝、5份重量份硅溶胶加入到球磨机中，以400rpm转速混合5h，得到第二混合体；干燥，将第二混合体用造粒设备造粒成直径为3mm的颗粒；
（3）将颗粒在1380℃下烧结，冷却，即得烧结体；
（4）将烧结体在混合酸中浸泡8h，干燥，得到改性多孔陶粒。
所述（4）中烧结体与混合酸重量比为1：9。
所述混合酸由浓硫酸、浓硝酸按照重量比1：2配制而成。
所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将凹凸棒土在440℃下煅烧5h，得到煅烧凹凸棒土；
（12）将8重量份煅烧凹凸棒土加入到22重量份盐酸溶液中浸泡10h，得到第一混合液；所述盐酸溶液为4mol/L的盐酸溶液；
（13）将4重量份二氧化钛、0.1重量份硅烷偶联剂KH550加入到15.9重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（14）将第二混合液滴加到第一混合液中，500W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
所述的能释放负离子除甲醛的新材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔陶粒粉碎400目，将粉碎后的多孔陶粒、改性凹凸棒土、蛭石、灰钙粉、沸石、锂云母、电气石粉、镭石粉加入到高速混合机中，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠，搅拌均匀，研磨至400目，即得能释放负离子除甲醛的新材料。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1采用凹凸棒土替换改性凹凸棒土，其他都相同。
对比例2
对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2所述的改性凹凸棒土的制备方法不同于实施例1，在本对比例中，不采用煅烧处理，其他都相同。
所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将8重量份煅烧凹凸棒土加入到22重量份盐酸溶液中浸泡10h，得到第一混合液；所述盐酸溶液为4mol/L的盐酸溶液；
（12）将4重量份二氧化钛、0.1重量份硅烷偶联剂KH550加入到15.9重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（13）将第二混合液滴加到第一混合液中，500W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
对比例3
对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3所述的改性凹凸棒土的制备方法不同于实施例1，在本对比例中，采用氧化锌替换二氧化钛，其他都相同。
所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将凹凸棒土在440℃下煅烧5h，得到煅烧凹凸棒土；
（12）将8重量份煅烧凹凸棒土加入到22重量份盐酸溶液中浸泡10h，得到第一混合液；所述盐酸溶液为4mol/L的盐酸溶液；
（13）将4重量份氧化锌、0.1重量份硅烷偶联剂KH550加入到15.9重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（14）将第二混合液滴加到第一混合液中，500W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
对比例4
对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4所述的多孔陶粒的制备方法不同于实施例1，即在本对比例中，不采用混合酸处理，其他都相同。
所述多孔陶粒的制备方法为：
（1）将硅藻土、钾长石、透辉石分别研磨至400目，研磨后按重量份计称取：32重量份透辉石、25重量份钾长石、14重量份硅藻土，混合均匀，得到第一混合体；
（2）将第一混合体、10重量份乙酸铵、7重量份硫酸铝、5份重量份硅溶胶加入到球磨机中，以400rpm转速混合5h，得到第二混合体；干燥，将第二混合体用造粒设备造粒成直径为3mm的颗粒；
（3）将颗粒在1380℃下烧结，冷却，即得多孔陶粒。
为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：
选取上述对应实施例1~3、对比例1~4所述的能释放负离子除甲醛的新材料，分别将相应的空气净化消除剂放入含有甲醛的封闭的1m3的测试盒中，进行净化处理，24h后，对相应的有害气体去除率进行测试。其中，控制甲醛的初始浓度均为2.6mg/m3，均测试三组取平均值，测试结果见表1。去除率公式为：污染物去除率＝[(初始浓度-终止浓度)÷初始浓度]×100％。
表1 除甲醛测试结果
Figure 981945DEST_PATH_IMAGE001
从表1中可看出，本发明所述的能释放负离子除甲醛的新材料具有良好的净化甲醛效果。
对比实施例1~3可知，不同新材料的原料配比能够影响净化甲醛效果，其中实施例1为最佳配比。
对比实施例1与对比例1~3，本发明通过对凹凸棒土进行改性，得到了具有优异净化甲醛的新材料，且不同的改性处理方法能够显著的影响对于甲醛的净化效果。
对比实施例1与对比例4可知，本发明所述的多孔陶粒通过在烧结后进行酸处理，能够显著提高对于甲醛的净化效果。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，由以下重量份原料制成：30~45份多孔陶粒、25~35份改性凹凸棒土、5~10份蛭石、3~6份灰钙粉、3~6份沸石、3~5份锂云母、2~3.5份电气石粉、1.5~3份镭石粉、1.2~2份木质素磺酸钠、0.9~1.5份十二烷基苯磺酸钠、0.5~0.9份六偏磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述新材料由以下重量份原料制成：38~43份多孔陶粒、28~33份改性凹凸棒土、5~8份蛭石、3~5份灰钙粉、3~5份沸石、3~4份锂云母、2~3份电气石粉、1.5~2.2份镭石粉、1.4~2份木质素磺酸钠、0.9~1.2份十二烷基苯磺酸钠、0.5~0.7份六偏磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述新材料由以下重量份原料制成：42.6份多孔陶粒、32份改性凹凸棒土、6份蛭石、4份灰钙粉、4份沸石、3.5份锂云母、2.5份电气石粉、2份镭石粉、1.8份木质素磺酸钠、1份十二烷基苯磺酸钠、0.6份六偏磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述多孔陶粒的制备方法为：
（1）将硅藻土、钾长石、透辉石分别研磨至200~500目，研磨后按重量份计称取：25~35重量份透辉石、20~30重量份钾长石、8~20重量份硅藻土，混合均匀，得到第一混合体；
（2）将第一混合体、8~15重量份乙酸铵、6~10重量份硫酸铝、4~8份重量份硅溶胶加入到球磨机中，以300~800rpm转速混合4~8h，得到第二混合体；干燥，将第二混合体用造粒设备造粒成直径为2~6mm的颗粒；
（3）将颗粒在1300~1450℃下烧结，冷却，即得烧结体；
（4）将烧结体在混合酸中浸泡4~12h，干燥，得到改性多孔陶粒。
5.根据权利要求4所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述（4）中烧结体与混合酸重量比为1：5~10。
6.根据权利要求4所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述混合酸由浓硫酸、浓硝酸按照重量比1：1~4配制而成。
7.根据权利要求1所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述改性凹凸棒土的制备方法为：
（11）将凹凸棒土在420~450℃下煅烧3~6h，得到煅烧凹凸棒土；
（12）将6~12重量份煅烧凹凸棒土加入到20~30重量份盐酸溶液中浸泡8~12h，得到第一混合液；
（13）将2~5重量份二氧化钛、0.05~0.15重量份硅烷偶联剂KH550加入到12~18重量份去离子水中，分散均匀，得到第二混合液；
（14）将第二混合液滴加到第一混合液中，超声处理，过滤，干燥，得到改性改性凹凸棒土。
8.根据权利要求7所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述盐酸溶液为2~5mol/L的盐酸溶液。
9.根据权利要求7所述的能释放负离子除甲醛的新材料，其特征在于，所述超声处理功率为400~700W，超声处理时间为25~50min。
10.一种能释放负离子除甲醛的新材料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~9任一所述的能释放负离子除甲醛的新材料，包括以下步骤：
将多孔陶粒粉碎200~500目，将粉碎后的多孔陶粒、改性凹凸棒土、蛭石、灰钙粉、沸石、锂云母、电气石粉、镭石粉加入到高速混合机中，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠，搅拌均匀，研磨至200~500目，即得能释放负离子除甲醛的新材料。
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