一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶于水中，加入盐酸，得酸化壳聚糖溶液；(2)将蛭石粉与酸化壳聚糖溶液混合，搅拌的同时进行低温等离子体照射，得碳链加载蛭石片浆，烘干，研磨，过筛，得碳链加载蛭石片粉；(3)将碳链加载蛭石片粉进行低温等离子体照射，得蛭石基甲醛吸附剂。本发明专利技术制备的蛭石基甲醛吸附剂可实现98％的甲醛去除率；制备过程涉及的化学试剂种类少；吸附剂成本低，制备工艺简单，无二次污染，解决了传统改性方法存在的二次污染及深度处理的问题，适合工业化生产；利用氨气实现碳链胺化，避免了含胺基化学试剂的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法
本专利技术涉及甲醛吸附剂的制备方法，尤其涉及一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法。
技术介绍
家居装潢中某些建筑材料会释放甲醛，甲醛作为原生性有毒物质，对人体的呼吸系统、免疫系统、中枢神经系统、心血管系统及生殖系统产生毒害作用，严重危害了人体的健康。当前主要应用生物催化、光催化、等离子体技术处理甲醛污染。这些方法各有优缺点，生物催化法存在植被吸醛量小、季节影响大、除醛效率低的问题。光催化利用半导体表面产生的电子空穴对处理甲醛，除醛效率高，但紫外照射装备外配和当前催化材料制备成本相对较高的问题限制了光催化技术的大规模推广应用。等离子体技术适用于去除工业环境中高浓度甲醛，但其存在的电磁辐射问题限制了其在家居场所中的应用。近年来，物理化学吸附由于具有操作简便、技术兼容性强、应用范围广等特点而被广泛用于污染物的处理，物理化学吸附是通过氢键、范德华力、化学键等机制将污染物吸附在吸附质上。利用常规矿物原料研发具有高甲醛吸附性能的材料已成为当前的研发热点。蛭石是一种易获取且廉价的层状粘土，类属硅酸盐，外形与云母相似。蛭石稳定性好且具有层状结构，是一种较为理想的吸附剂载体材料。应用蛭石制备吸附材料涉及剥片和表面修饰过程。蛭石剥片过程中需用到大量的酸试剂和层插试剂，在清洗酸试剂和层插试剂的过程易产生二次污染，并且洗下的化学试剂需要深度处理。同时，蛭石片上残留的酸试剂和层插试剂易对蛭石表面改性产生负面作用。另外，蛭石片表面改性过程中亦需要浸泡特定的化学试剂，也需要经过后期的分离、清洗和深度处理过程。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，制备方法简单，无需使用大量的酸试剂和层插试剂，无二次污染，所用试剂种类少，制备成本低。技术方案：本专利技术所述的一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶于水中，加入盐酸，得酸化壳聚糖溶液；(2)将蛭石粉与酸化壳聚糖溶液混合，搅拌的同时进行低温等离子体照射，得碳链加载蛭石片浆，烘干，研磨，过筛，得碳链加载蛭石片粉；(3)将碳链加载蛭石片粉进行低温等离子体照射，得蛭石基甲醛吸附剂。其中，所述步骤(1)中壳聚糖与水的固液比为2～8:100，盐酸的浓度为1～3mol/L。所述步骤(2)中蛭石粉与酸化壳聚糖溶液的固液比为3～9.5:1，进一步优选为3～9:1，其中蛭石粉是将蛭石研磨并过200～400目筛得到的；搅拌速率为120～360rpm；低温等离子体照射的时间为1～2h，作用电压为3～30kV，作用气氛为氧气；碳链加载蛭石片浆的烘干温度为50～150℃，研磨后过200～400目筛。所述步骤(3)中低温等离子体照射的时间为1～2h，作用电压为3～30kV，作用气氛为氨气和氩气的混合气体，氨气与氩气的体积比为4.5～15.5:100，进一步优选为5～15:100。低温等离子体照射过程中高压电极释放高能电子束和大量的热，高能电子束可使得水分子发生解离和电离生成氢自由基、氢氧根自由基、水合电子；使得氧气发生解离，生成氧自由基；使得氨气发生解离，生成氢自由基、胺自由基、氮自由基。氢氧根自由基和氧自由基可通过氧化作用加速蛭石层间离子溶解，扩大蛭石层间距，促进壳聚糖分子插层，从而实现蛭石剥片。同时氢氧根自由基和氧自由基可使得部分壳聚糖分子碳链断裂，生成碳链分子，碳链分子通过等离子体接枝的形式加载在蛭石剥片表面。在酸催化环境下，氢氧根自由基和水合电子可诱发加载碳链的蛭石剥片胶化，从而强化加载碳链的稳定性。胺自由基和氮自由基可与蛭石剥片表面加载碳链分子进一步反应，生成有机胺，从而实现碳链胺化。负载在蛭石上的壳聚糖分子链上具有丰富的氨基和羟基两种活泼基团，可与甲醛的醛基相互作用，有效的吸附室内游离甲醛。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点是：(1)本专利技术制备的蛭石基甲醛吸附剂可实现98％的甲醛去除率；(2)采用低温等离子体照射对蛭石进行改性处理，制备过程涉及的化学试剂种类少，仅使用了壳聚糖和盐酸两种，壳聚糖同时起到了强化蛭石剥片和表面修饰的两方面作用；(3)吸附剂成本低，制备工艺简单，绿色环保，无二次污染，解决了传统改性方法存在的二次污染及深度处理的问题，适合工业化生产；(4)本专利技术利用氨气实现碳链胺化，避免了含胺基化学试剂的使用。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1壳聚糖和水固液比对所制备蛭石基甲醛吸附剂的除甲醛性能影响蛭石基甲醛吸附剂的制备：按照壳聚糖和水固液比1:100、1.5:100、1.8:100、2:100、5:100、8:100、8.5:100、9:100、10:100(mg:mL)将壳聚糖溶解到水中，得壳聚糖溶液，再滴入盐酸，得酸化壳聚糖溶液，其中盐酸在溶液中的浓度为1mol/L；对蛭石进行研磨，过200目筛，得蛭石粉末，按照蛭石粉末与酸化壳聚糖溶液固液比3:1(mg:mL)将二者混合，120rpm条件下连续搅拌，同时对混合浆体进行低温等离子体照射1小时，得碳链加载蛭石片浆，其中低温等离子体作用电压为3kV，作用气氛为氧气，在50℃下将碳链加载蛭石片浆烘干，研磨，过200目筛，得碳链加载蛭石片粉；对碳链加载蛭石片粉进行低温等离子体照射1小时，得蛭石基甲醛吸附剂，其中低温等离子体作用电压为3kV，作用气氛为氨气和氩气混合气体，氨气和氩气体积比为5:100。甲醛吸附试验：将5g蛭石基甲醛吸附剂放入实验箱中，向箱内注入30mL的甲醛气体，注入甲醛气体后立即用胶带将甲醛注入口密封，60min后开启实验箱上的大气采样器。其中，实验箱为玻璃质方形密封容器，体积为0.216m3，实验箱上端面中心预留了甲醛注入孔，气采样器安置在实验箱上端面左方位。实验箱中甲醛质量的测定：在大气采样器吸收管中加入5mL蒸馏水，0.5L/min流量下釆样15min，测得采样水溶液中甲醛浓度(μg/mL)，水溶液中甲醛浓度按照《水质甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法》(HJ601-2011)进行检测，按照公式(1)计算实验箱中甲醛质量(μg)，其中m为实验箱中甲醛质量(μg)，c为采样水溶液中甲醛浓度(μg/mL)。甲醛去除率的计算：实验箱中甲醛去除率按照公式(2)进行计算，其中q％为实验箱中甲醛去除率，m0为吸附试验前实验箱中甲醛质量，mt为吸附试验后实验箱中甲醛质量。试验结果见表1。表1壳聚糖和水固液比对所制备蛭石基甲醛吸附剂的除甲醛性能影响由表1可看出，当壳聚糖和水固液比小于2:100(mg:mL)时(如表1中，壳聚糖和水固液比＝1.8:100、1.5:100、1:100以及表1中未列举的更低比值)，壳聚糖较少，使得蛭石剥片效果变差，蛭石表面生成的碳链分子减少，导致甲醛去除率随着壳聚糖和水固液比减小而显著降低。当壳聚糖和水固液比等于2～8:100(mg:mL)时(如表1中，壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将壳聚糖溶于水中，加入盐酸，得酸化壳聚糖溶液；/n(2)将蛭石粉与酸化壳聚糖溶液混合，搅拌的同时进行低温等离子体照射，得碳链加载蛭石片浆，烘干，研磨，过筛，得碳链加载蛭石片粉；/n(3)将碳链加载蛭石片粉进行低温等离子体照射，得蛭石基甲醛吸附剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖溶于水中，加入盐酸，得酸化壳聚糖溶液；
(2)将蛭石粉与酸化壳聚糖溶液混合，搅拌的同时进行低温等离子体照射，得碳链加载蛭石片浆，烘干，研磨，过筛，得碳链加载蛭石片粉；
(3)将碳链加载蛭石片粉进行低温等离子体照射，得蛭石基甲醛吸附剂。


2.根据权利要求1所述的基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中壳聚糖与水的固液比为2～8:100。


3.根据权利要求1所述的基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中蛭石粉与酸化壳聚糖溶液的固液比为3～9.5:1。


4.根据权利要求3所述的基于蛭石的甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中蛭石粉与酸化壳聚糖溶液的固液比为3～9:1。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，宋东平，谢建超，潘士伟，任俊峰，陈海强，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32