一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法，属于非金属矿物材料和环境工程领域。本发明专利技术以蛋白土为载体，氨基硅烷为改性剂，通过表面接枝改性法在蛋白土表面增加氨基基团，制备出一种蛋白土复合甲醛净化材料。该材料利用氨基基团对甲醛较强的亲和能力，通过在蛋白土表面接枝改性，增加其表面的氨基基团，使得所得复合材料对气体甲醛污染物捕捉性能极大提高，解决了天然蛋白土对甲醛吸附净化能力较低的问题；而且所需原料廉价易得，制备工艺简单、反应条件温和，在室内甲醛气体净化领域具有较大的应用价值。

A Protein Earth Composite Formaldehyde Purification Material and Its Preparation Method

The invention relates to a protein earth composite formaldehyde purification material and a preparation method, belonging to the field of non-metallic mineral materials and environmental engineering. The present invention uses proteinland as carrier and aminosilane as modifier to prepare a proteinland composite formaldehyde purification material by adding amino groups on the surface of proteinland by surface grafting modification method. The material utilizes the strong affinity of amino groups to formaldehyde, and increases the amino groups on the surface of protein soil by grafting modification, which greatly improves the capturing ability of the obtained composite materials for formaldehyde pollutants, and solves the problem of low adsorption and purification ability of natural protein earth to formaldehyde; moreover, the raw materials are cheap and easy to obtain, the preparation process is simple, and the reaction conditions are mild. It has great application value in the field of indoor formaldehyde gas purification.

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法
本专利技术涉及一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法，属于非金属矿物材料和环境工程领域。
技术介绍
现代办公、汽车及家居室内气体污染物主要为甲醛，其无色、有强烈气味，具有污染普遍、污染时间长等特点，主要来源于一些装饰材料、涂料、组合家具中的聚合板及粘合剂和化纤地毯等。甲醛为较高毒性的物质，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。长期接触甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起结肠癌、鼻咽癌、脑癌等，儿童和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大。目前，国内外治理甲醛的方法主要有光触媒技术、高压电负离子技术、空气负离子技术、酸碱中和法、生化处理法以及吸附法。其中，前5种方法能耗高，易造成二次污染，处理成本较高；而吸附法适用于几乎所有的挥发性有机化合物。常见的吸附剂有活性炭、分子筛、金属有机骨架材料(MOF)、介孔氧化铝材料和多孔陶瓷材料等。然而以上吸附剂均具有制备过程复杂、成本较高、吸附量低等缺点。因此为解决以上问题，近年来国内外众多研究者开始研究以储量丰富、价格低廉的天然多孔矿物如硅藻土、高岭土、海泡石、膨润土等来作为吸附剂吸附甲醛气体。蛋白土是一种储量丰富的轻质页岩，其具有储量丰富、价格低廉、吸附性好、无毒、密度低、化学性质稳定等特点。然而天然蛋白土的表面所含的功能基团较少，与甲醛的亲合性较差，其甲醛饱和吸附量和净化效率较低。为了克服以上缺点，本专利技术提出一种以蛋白土为载体，氨基硅烷为改性剂，通过表面接枝改性法在蛋白土表面增加氨基基团，制备出一种蛋白土高效复合甲醛净化材料。
技术实现思路
本专利技术蛋白土复合甲醛净化材料的制备方法及工艺步骤如下：(1)将无水乙醇与纯水以质量比1：1配置乙醇水溶液；(2)将蛋白土粉体按质量比1：4～8加入步骤(1)所述乙醇溶液中，搅拌分散制成悬浮液；(3)将预先水解的氨基硅烷溶液加入步骤(2)所制备的悬浮液中进行接枝改性，硅烷用量为蛋白土质量的6％～36％，改性温度为50℃～90℃，改性时间为1～5h。(4)将步骤(3)中所得反应产物用乙醇和水洗涤过滤、后在60℃～100℃下干燥8h～12h；(5)将步骤(4)中所得烘干产物研磨至97％通过200目筛。即得到所述的蛋白土复合甲醛净化材料。上述的蛋白土复合甲醛净化材料的制备方法，其特征在于：所用的氨基硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷中一种或两种复合；所述的蛋白石粉体，其粒度为200目筛余量≤3％。采用上述方法和工艺步骤制备的蛋白土复合甲醛净化材料，表面含有丰富的氨基，粒度为200目筛余量≤3％。本专利技术利用氨基基团对甲醛有较强的亲和能力，通过在蛋白土表面接枝改性，增加其表面的氨基，使得蛋白土粉体材料对气体甲醛污染物吸附捕捉性能极大提高，解决了天然蛋白土对甲醛净化能力较弱的问题；而且所需原料廉价易得，制备工艺简单、反应条件温和，在室内甲醛气体净化领域具有较大的应用价值。附图说明图1为本专利技术中所用蛋白土原料的表面N1s的XPS能谱图。图2为本专利技术中以蛋白土为载体所制备的复合甲醛净化材料的表面N1s的XPS能谱图。图3为本专利技术中蛋白土原料及所制备的复合甲醛净化材料的TG图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。但并非对本专利技术的限制，凡依照本
技术实现思路
所做的任何本领域的等同替换，均属于本专利技术的保护范围。实施例1：具体实施步骤如下：(1)将无水乙醇与纯水以质量比1：1配置乙醇水溶液；(2)将蛋白土粉体按质量比1：8加入步骤(1)所述乙醇溶液中，搅拌分散制成悬浮液；(3)将预先水解的氨基硅烷溶液加入步骤(2)所制备的悬浮液中进行接枝改性，γ-氨丙基三甲氧基硅烷用量为蛋白土质量的36％，改性温度为90℃，改性时间为1h。(4)将步骤(3)中所得反应产物用乙醇和水洗涤过滤、后在60℃下干燥12h；(5)将步骤(4)中所得烘干产物研磨至97％通过200目筛。即得到所述的蛋白土复合甲醛净化材料。实施例1制备的蛋白土复合甲醛净化材料的XPS和TG图见附图2和3。由图2可知,蛋白土表面增加了大量N-H键和N-C键，表明蛋白土表面成功的接枝了大量的氨基，其中出现的少量NH4+和N2的信号峰分别为蛋白土提纯过程中引入的少量离子和吸附的空气中的少量氮气。由图3可知，复合材料中改性剂的负载质量为3.31％。实施例2：与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(2)中蛋白土粉体按质量比1：7加入步骤(1)所述乙醇溶液中搅拌分散；步骤(3)中硅烷用量为蛋白土质量的27％，改性温度为80℃，改性时间为2h；步骤(4)中干燥温度为70℃，干燥时间为11h。实施例3：与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(2)中蛋白土粉体按质量比1：6加入步骤(1)所述乙醇溶液中搅拌分散；步骤(3)中硅烷用量为蛋白土质量的18％，改性温度为70℃，改性时间为3h；步骤(4)中干燥温度为80℃，干燥时间为10h。实施例4：与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(2)中蛋白土粉体按质量比1：5加入步骤(1)所述乙醇溶液中搅拌分散；步骤(3)中硅烷用量为蛋白土质量的9％，改性温度为60℃，改性时间为4h；步骤(4)中干燥温度为90℃，干燥时间为9h。实施例5：与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(2)中蛋白土粉体按质量比1：4加入步骤(1)所述乙醇溶液中搅拌分散；步骤(3)中硅烷用量为蛋白土质量的6％，改性温度为50℃，改性时间为5h；步骤(4)中干燥温度为100℃，干燥时间为8h。实施例6：与实施例1中步骤相同，不同之处在于：步骤(3)中硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷与γ-氨丙基三甲氧基硅烷按1:1复合，改性温度为60℃，改性时间为2h；步骤(4)中干燥温度为80℃，干燥时间为10h。按照下面所述的方法，测试和计算实施例1到6中最终产品的性能及参数，所得的结果列于表1中。甲醛净化率的测定：采用中华人民共和国建材行业标准JC/T1074-2008检测方法进行，甲醛浓度的检测分析按GB/T16129采用AHMT分光光度法。简要过程如下，将所得蛋白土复合吸附材料20g，涂刷到四块500mm×500mm玻璃板(厚度4mm～6mm)的一个表面，在温度(20±2)℃，相对湿度(50±10)％条件下干燥24h后进行实验。将干燥后的样品放入1m3的实验舱，密闭实验舱，然后用微量注射器取(3±0.25)μL分析纯甲醛，通过注射孔注射到舱内，同样操作不放入样品的舱为对比舱，密闭1h后采集舱内气体测试其浓度，此浓度为初始浓度(n0)。48h后采集舱内气体并测试其浓度，此浓度为终止浓度(n1)。用对比舱的起始浓度(n0)和终止浓度(n1)来比较甲醛的自然衰减情况，甲醛的自然衰减≤30％，实验成立。自然衰减率按式(1)计算：R＝(n0-n1)/n0×100％(1)式中：R—自然衰减率，％；n0—对比舱所测气体初始浓度，单位为毫克每立方米(mg/m3)；n1—对比舱所测气体终止浓度，单位为毫克每立方米(mg/m3)。甲醛净化效率r按式(2)计算：r＝(n1-n11)/n1×100％(2)式中：r—甲醛净化率，％；n1—对比舱所测气体终止浓度，单位为毫克每立方米(mg/m3)；n11—实验舱所测气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白土复合甲醛净化材料，其特征在于：所述的蛋白土复合甲醛净化材料，表面含有丰富的氨基，粒度为200目筛余量≤3％。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白土复合甲醛净化材料，其特征在于：所述的蛋白土复合甲醛净化材料，表面含有丰富的氨基，粒度为200目筛余量≤3％。2.一种制备权利要求1中所述的蛋白土复合甲醛净化材料的方法，其特征是，以蛋白土为载体，氨基硅烷为改性剂，通过表面接枝改性法在蛋白土表面增加氨基基团，制备出一种蛋白土复合甲醛净化材料，包括下列工艺步骤：(1)将无水乙醇与纯水以质量比1：1配置乙醇水溶液；(2)将蛋白土粉体按质量比1：4～8加入步骤(1)所述乙醇溶液中，搅拌分散制成悬浮液；(3)将预先水解的氨基硅烷溶液加入步骤(2)所制备的悬浮液中进行接枝改性，硅烷用量为蛋白土质量的6％～36％...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑水林，刘阳钰，孙志明，贾宏伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11