一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法技术

本发明专利技术涉及一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法，属于木材改性技术领域。上述方法包括：通过调温调湿对待处理木材进行气干处理，使含水率约达到25

【技术实现步骤摘要】
一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法


[0001]本专利技术涉及木材改性
，具体提供一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法。

技术介绍

[0002]木材相较于其他材料具有温和的触感、独特的亲近性以及良好的视觉效应等天然优势，使其在室内装饰和家具制造得到广泛应用。但木材薄壁细胞和树脂道中因含有抽提物/挥发油，大多数木制品在加工利用过程中会释放出VOCs(包括萜类、醇类等天然化合物)以及令人不愉快的气味，如杉木心材带有刺鼻味道、雪松有辛辣味、椴木有腻子味等。当聚集而达到一定浓度时，便会对人体健康或情绪有一定的影响，同时也会带来一系列环境污染问题，影响着木材环境与人体健康的关系。同时局限了木材的应用适宜性，如茶叶和食品的包装。为了改善木材环境与人体健康的关系，满足人类对居住环境的精神追求，助推木材加工行业实现绿色生产，家具制造行业实现环保升级，有必要对木材中的VOCs去除做出相应的处理办法。
[0003]当前国内外有关VOCs治理技术主要有燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、催化法、生物降解法。上述治理技术虽有一定的效果，但存在着低效率、不彻底、二次污染等问题。化学药剂法如酸碱处理，去除抽提物效率高，但存在木材三大素损失大、设备腐蚀强以及环境污染严重等问题。溶剂萃取法是试验室普遍去除抽提物的方法，但操作复杂、周期长、毒性大，这种方法应用于工业生产时，可取的一定效果，但存在成本高、安全性低、试剂回收处理困难以及设备投资高等问题。物理法如高温干燥、真空干燥等方法，存在处理效果差、周期长、能耗大等问题。
[0004]现有技术中的处理方法工艺复杂，易形成二次污染，对人体和环境具有一定的伤害，因此亟需绿色高效的方法铲除木材VOCs释放源，即木材抽提物和挥发油，以达到彻底控制木材VOCs释放的目的。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法。本专利技术采用表面活性剂辅助超声将木材VOCs强化萃取富集，同时超声波活化过硫酸盐生成硫酸根自由基原位消解木材中的VOCs。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法，由以下步骤组成：
[0008]步骤1：预处理：通过调温调湿对待处理木材进行气干处理，使含水率约达到25
‑
30％；
[0009]步骤2：配制表面活性剂
‑
过硫酸盐混合液：20
‑
25℃条件下，向去离子水中加入表面活性剂，低速搅拌至完全溶解，待消泡后，将过硫酸盐分批次加入，低速搅拌溶解。消泡
后，低温下密封保存备用。
[0010]步骤3：氧化处理：将气干的木材完全浸泡一定浓度的表面活性剂和过硫酸盐混合溶液中一段时间，然后40
‑
60℃超声处理；然后烘干即可。
[0011]步骤4：循环处理；氧化处理处理后，将处理后的木材取出，重复步骤2进行处理，循环次数2
‑
3次；然后烘干即可。
[0012]进一步的，所述步骤2中，表面活性剂的浓度1
‑
3％，过硫酸盐的浓度为0.05
‑
0.2mol/L，pH值3
‑
5，浸泡时间6
‑
8小时。
[0013]优选的，所述的表面活性剂为与氧化剂相容性好、稳定性好的离子型表面活性剂(十二烷基硫酸钠SDS、单十二烷基二苯醚双磺酸钠C12
‑
MADS)。过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵。
[0014]进一步的，所述的超声处理的超声功率为210
‑
270W，处理时间3
‑
4小时。
[0015]优选的，所述步骤2中，木材为碎木片或木粉时，与的固液比为1∶101∶15，浸泡时间0.5
‑
1小时。或者，所述步骤2中，木材为木板或原木时，表面活性剂和过硫酸盐混合溶液没过木材1
‑
2cm，浸泡时间6
‑
8小时。
[0016]本专利技术主要作用机制是借助表面活性剂可显著降低水溶液界面张力并具有双亲结构的特性，将疏水性木材抽提物和挥发油溶解，并通过超声波机械振荡作用将抽提物和挥发油进行从木材内部向水相环境进行萃取富集。同时超声波的空化作用，在微小区域瞬间高温高压下分解过硫酸盐产生强氧化性的硫酸根自由基，原位氧化抽提物和挥发油，矿化为CO2和H2O，从而达到控制木材VOCs和气味释放的目的。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]与现有的方法相比，本专利技术相比芬顿反应体系，具有半衰期更长和氧化电位更高的硫酸根自由基，对有机物具有强氧化分解作用。相比于超声活化过硫酸盐体系，表面活性剂的引入，辅助超声将木材中VOCs源强化萃取富集，水/固双相氧化体系的构建克服了自由基向内扩散困难，氧化目标体积大等难题，提高了自由基的有效利用率。该方法处理工艺简单、去除率高、绿色环保，受木材致密结构的影响小。处理过程中只涉及超声、过硫酸盐、表面活性剂，只需控制表面活性剂的浓度、过硫酸盐的浓度、pH值和超声功率，就可以实现去除木材中VOCs以及令人不愉快的气味的同时有效的减少对环境的污染。
[0019]本专利技术能够有效的去除木材中抽提物，减少木材在加工和使用过程VOCs的生成和挥发，避免产生令人不愉快的气味。通过表面活性剂强化萃取、超声介导增强和自由基高效矿化等作用，不仅可以去除木材中的抽提物，也可以使细胞纹孔数量增多和孔径增大。因此作为木材干燥预处理，不仅可以减少VOCs排放，避免对环境的污染和工人的人体危害，同时也利于干燥过程中水分扩散，缩短干燥周期，节约能耗。由于该方法有效的去除抽提物，提高木材渗透性，因此可作为木材功能改性处理的预处理手段。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例中的未经处理的木块利用GC
‑
MS检测得到的TIC图；
[0021]图2为本专利技术实施例1(S
‑
US/PS)、对比例1(US)、对比例2(S
‑
US)、对比例3(US/PS)的处理后的木块利用GC
‑
MS检测得到的TIC图；
[0022]图3为本专利技术实施例2、对比例6、对比例7的处理后的木块利用GC
‑
MS检测得到的
TIC图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
[0024]本专利技术实施例及对比例中所用试剂及材料，如无特殊说明，均可经过商业途径得到。待处理木材选择具有刺激性气味和抽提物较多的人工林杉木心材。
[0025]本专利技术提供一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法，具体实施例如下。
[0026]实施例1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法，其特征在于，包括：步骤1：预处理：通过调温调湿对待处理木材进行气干处理，使含水率约达到25
‑
30％；步骤2：配制表面活性剂
‑
过硫酸盐混合液：20
‑
25℃条件下，向去离子水中加入表面活性剂，低速搅拌至完全溶解，待消泡后，将过硫酸盐分批次加入，低速搅拌溶解；消泡后，低温下密封保存备用；步骤3：氧化处理：将气干的木材完全浸泡在上述步骤2的表面活性剂
‑
过硫酸盐混合溶液中一段时间，然后40
‑
80℃超声处理，后烘干；步骤4：循环处理；氧化处理处理后，将处理后的木材取出，重复步骤2
‑
3，循环次数2
‑
3次；然后烘干即可。2.根据权利要求1所述的表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法，其特征在于，所述步骤1中，表面活性剂为阴离子表面活性剂，浓度为1
‑
3wt％。3.根据权利要求2所述的表面活性剂协同超声介导增强原位消解VOCs的方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基二苯醚二磺酸钠。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世锋，沈玉林，李玉男，黄安民，
申请(专利权)人：天津市西青区艾蕊环境监测中心，
类型：发明
国别省市：