專利名稱：一種甲醛吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醛的吸附劑及其制備方法，適用于室內(nèi)甲醛有害氣體的清除。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，家居裝修越來越豪華。大量裝修裝飾材料的使用在給人們帶 來方便得同時(shí)，也造成室內(nèi)空氣質(zhì)量的不斷惡化，對人體的危害已成為關(guān)注的熱點(diǎn)問題。甲 醛是主要污染物之一，因污染范圍廣，持續(xù)時(shí)間長，危害性大被列為室內(nèi)首要污染物。甲醛 具有強(qiáng)烈的剌激性和致敏性，嚴(yán)重危害人體健康，對人體皮膚和粘膜有強(qiáng)烈刺激作用，能引 起視力和視網(wǎng)膜選擇性損壞，長期接觸甲醛可出現(xiàn)記憶力衰退、嗜睡等神經(jīng)衰弱癥狀，2004 年的"致癌公報(bào)"上國際癌癥研究中心(IARC)公布了甲醛引起人體數(shù)種癌癥，并將甲醛列 為致癌物，已經(jīng)引起社會的極大關(guān)注。
長期以來應(yīng)用最廣泛，效果最穩(wěn)定的室內(nèi)污染物凈化方法是活性炭物理吸附法，被吸附 物質(zhì)首先接觸活性炭外表面，然后再進(jìn)入其大孔、中孔以及微孔中，吸附質(zhì)分子與活性炭之 間靠范德華力相互吸引，使吸附質(zhì)吸附在活性炭孔隙之中，達(dá)到凈化效果。但由于甲醛的分 子量低、且極性較強(qiáng)，很難通過活性炭物理清除，凈化效果較差。雖然目前市面上出現(xiàn)一些 凈化甲醛的改性活性炭，如硫代硫酸鈉、高錳酸鉀等改性的活性炭吸附劑，盡管比普通的活 性炭吸附劑的性能能夠提高1 2倍，但仍然達(dá)不到預(yù)期的凈化效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效環(huán)保、實(shí)用性強(qiáng)、凈化甲醛效果好的甲醛吸附劑，以克服 現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明通過胺基和甲醛的反應(yīng)達(dá)到吸附甲醛的目的，吸附劑包括基體材料、 高分子有機(jī)胺聚合物以及多元醇聚合物，其特征在于高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇聚合物兩 種組分占甲醛吸附劑的1% 50%，其余為基體材料。
所述的基體材料可以是顆粒型、纖維型或者粉末型的活性炭顆粒、炭分子篩、活性炭纖 維、活性炭粉、吸附樹脂、樹脂粉末、合成纖維、硅膠或AL203等材料。
所述的高分子有機(jī)胺聚合物可以選用多乙烯多胺聚合物或聚烷撐酰亞胺。其中，多乙烯 多胺聚合物或聚烷撐酰亞胺的濃度為0.1%~50%，分子量為300 100000。多元醇聚合物為聚 乙二醇或聚丙二醇，分子量為700~1500。
制備本發(fā)明甲醛吸附劑的制備方法，包括以下步驟
a、制備甲醛反應(yīng)劑將高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇聚合物按質(zhì)量1:0.03-1:0.2的比例 混合，加入去離子水稀釋，制成甲醛反應(yīng)劑；b、 基體材料預(yù)處理基體材料為活性炭顆粒、炭分子篩、活性炭纖維、活性炭粉、硅膠 或AL203時(shí)，恒溫15(TC 20(TC， 3~5小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理；基體材料為吸附樹脂、樹脂粉末、 合成纖維吋，采用通用的水解工藝對基體材料進(jìn)行表面處理生成羧酸基；
c、 固化成型將處理好的基體材料按固/液(W/V) 1:0.01-1:5.0的比例加入上述甲醛反 應(yīng)劑中，在35。C 85。C，恒溫5 20小時(shí)；然后在溫度《80。C,真空度0. 02 0. 05Mpa的條件 下烘干形成甲醛吸附劑。
上述制甲醛反應(yīng)劑步驟中，高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇聚合物混合質(zhì)量比為 1:0.15 1:0.2。
上述固化成型步驟中，基體材料與甲醛反應(yīng)劑的固液比(W/V)為1:0.2 1:1.5。 本發(fā)明吸附劑表面具有大量胺基官能團(tuán)和少量的羥基官能團(tuán)，胺基官能團(tuán)能與甲醛氣體 迅速反應(yīng)，羥基能增強(qiáng)吸附劑表面的吸濕性能，在吸附劑表面形成一層水膜，從而促進(jìn)甲醛 在吸附劑表面吸附、富集，加快反應(yīng)速度、提高凈化效率。本發(fā)明的甲醛吸附劑與普通活性 炭相比，對甲醛的吸附性能大幅度提高，在相同測試條件下，本發(fā)明與活性炭吸附劑的性能 指標(biāo)對比見下表
項(xiàng)目本發(fā)明(活性炭為基體)活性炭
實(shí)驗(yàn)條件入口濃度1.25ppm， 空速20000hr—1入口濃度1.22ppm， 空速20000 hf1，
穿透時(shí)間(凈化效 率大于90%)170小時(shí)3小時(shí)穿透
吸收容量33.8mg/g吸收劑0.195mg/g活性炭
可以看出，在上表實(shí)驗(yàn)條件下本發(fā)明對甲醛的吸附容量比活性炭高出170多倍。
取5g本發(fā)明的甲醛吸附劑放入一個(gè)30L密閉容器內(nèi)，注入100ppm的甲醛氣體，打開攪 拌風(fēng)扇，間隔IO分鐘從容器內(nèi)對氣體進(jìn)行抽樣測試，在相同測試條件下與活性炭進(jìn)行對比， 見下表。本發(fā)明的甲醛吸附劑對甲醛的除去率效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通活性炭。
項(xiàng)目甲醛除去率(％)10分鐘20分鐘30分鐘
本發(fā)明(活性炭為基體)70.0%96.0%99.0%
活性炭2.3%4.6%5.1%
本發(fā)明的甲醛吸附劑在吸附甲醛時(shí)，能夠使甲醛氣體快速富集在其表面，并發(fā)生化學(xué)反
應(yīng)，生成對人體無害的物質(zhì)，從而達(dá)到持續(xù)和徹底清除甲醛的效果；本發(fā)明采用的原料均無毒、無害，且制備工藝過程簡單、過程容易控制，制成的甲醛吸附劑安全、環(huán)保，無二次污 染。
具體實(shí)施例
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。但是下面的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。 實(shí)施例1
將llml分子量1800、濃度18%的多乙烯多胺聚合物，與O.lml聚乙二醇充分混合，再 加入50ml去離子水稀釋配制成甲醛反應(yīng)劑，備用。取70g炭分子篩，恒溫15(TC烘3個(gè)小時(shí) 預(yù)處理，目的是保證甲醛反應(yīng)劑在基體材料上的負(fù)載更加均勻。將預(yù)處理過的炭分子篩加入 到甲醛反應(yīng)劑中，恒溫7(TC、轉(zhuǎn)速300rpm、攪拌浸漬5小時(shí)，此時(shí)甲醛反應(yīng)劑靠自然擴(kuò)散作 用進(jìn)入炭分子篩的內(nèi)部孔隙、物理沉積在基體材料上。再以75'C真空烘干即制得以炭分子篩 為基體的甲醛吸附劑，該吸附劑對甲醛吸附容量為0.4mmol/g。
實(shí)施例2
將13ml分子量8000、濃度30%的多乙烯多胺聚合物，與聚乙二醇0.2ml充分混合，加 入20ml去離子水稀釋配制成甲醛反應(yīng)劑。取20g煤質(zhì)活性炭，恒溫15(TC烘4個(gè)小時(shí)預(yù)處理， 加入甲醛反應(yīng)劑中，恒溫8(TC、轉(zhuǎn)速150rpm、攪拌浸漬5小時(shí)，再5(TC真空烘干即制得以 活性炭顆粒為基體的甲醛吸附劑，對甲醛的吸附容量為1.5mmol/g。
實(shí)施例3
將20ml分子量50000、濃度20%的多乙烯多胺聚合物，與聚乙二醇0.5ml充分混合，加 10ml去離子水稀釋，備用。取6g吸附樹脂，去離子水清洗數(shù)次，離心甩干，加入到備用的 甲醛反應(yīng)劑中，恒溫6(TC、轉(zhuǎn)速100rpm、攪拌浸漬12小時(shí)，再45"C真空烘干即制得以吸附 樹脂為基體的甲醛吸附劑，對甲醛的吸附容量為3.9mmol/g。
實(shí)施例4
將15ml分子量5000-6000、濃度30%的聚烷撐酰亞胺，與聚乙二醇0.5ml，去離子水30ml， 混合制成甲醛反應(yīng)劑。取30g硅膠粉末加入到甲醛反應(yīng)劑中，恒溫80'C、轉(zhuǎn)速200rpm、攪拌 浸漬8小時(shí)，再65'C真空烘干即制得以硅膠粉末為基體的甲醛吸附劑，對甲醛的吸附容量為 1.2mmol/g
實(shí)施例5
將15ml分子量5000~6000、濃度30%的聚垸撐酰亞胺，與聚乙二醇0.5ml,去離子水30ml， 混合制成甲醛反應(yīng)劑。取聚丙烯腈纖維20g在堿性條件下水解，制得羧酸根含量為O.lmmol/g 的水解纖維，再將水解纖維浸入甲醛反應(yīng)劑中恒溫80'C、轉(zhuǎn)速200rpm、攪拌浸漬8小時(shí)，通 過羧酸基與甲醛反應(yīng)劑發(fā)生酸堿反應(yīng)生成化學(xué)鍵，將甲醛反應(yīng)劑固化在纖維基體表面。再65i:真空烘干即制得以合成纖維為基體的甲醛吸附劑，對甲醛的吸附容量為1.7mmol/g。纖維狀 甲醛吸附劑外比表面積大，傳質(zhì)距離短，具有與甲醛氣體反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，并且應(yīng)用形式 靈活。
權(quán)利要求
1、一種甲醛吸附劑，由基體材料、高分子有機(jī)胺聚合物以及多元醇聚合物組成，其中高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇聚合物兩種組分占甲醛吸附劑的1％～50％，其余為基體材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的甲醛吸附劑，其特征在于基體材料可以是顆粒型、纖維型或者粉末 型的活性炭顆粒、炭分子篩、活性炭纖維、活性炭粉、吸附樹脂、樹脂粉末、合成纖維、硅 膠或AL203等材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的甲醛吸附劑，其特征在于高分子有機(jī)胺聚合物可以選用多乙烯 多胺聚合物或聚烷撐酰亞胺。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的甲醛吸附劑，其特征在于多乙烯多胺聚合物或聚烷撐酰亞胺的濃度 為0.1%~50%，分子量為300-100000。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的甲醛吸附劑，其特征在于多元醇聚合物為聚乙二醇或聚丙二醇。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的甲醛吸附劑，其特征在于聚乙二醇或聚丙二醇的分子量為700~1500。
7、 一種甲醛吸附劑的制備方法，包括以下步驟-a、 制備甲醛反應(yīng)劑將高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇聚合物按質(zhì)量1:0.03~1:0.2的比例 混合，加入去離子水稀釋，制成甲醛反應(yīng)劑；b、 基體材料預(yù)處理基體材料為活性炭顆粒、炭分子篩、活性炭纖維、活性炭粉、硅膠 或AL203時(shí)，恒溫15(TC 20(TC， 3 5小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理；基體材料為吸附樹脂、樹脂粉末、 合成纖維時(shí)，采用通用的水解工藝對基體材料進(jìn)行表面處理生成羧酸基；c、 固化成型將處理好的基體材料按固/液(W/V) 1:0.01 1:5.0的比例加入上述甲醛反 應(yīng)劑中，在35°C~85°C，恒溫5~20小時(shí)；然后在溫度《80'C，真空度0. 02-0. 05Mpa的條件 下烘干形成甲醛吸附劑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的甲醛吸附劑的制備方法，其特征在于高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇 聚合物混合質(zhì)量比為1:0.15-1:0.2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8的甲醛吸附劑的制備方法，其特征在于基體材料與甲醛反應(yīng)劑的 固液比(W/V)為1:0.2-1:1.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醛吸附劑及制備方法。本發(fā)明的甲醛吸附劑由基體材料、高分子有機(jī)胺聚合物以及多元醇聚合物組成，其中高分子有機(jī)胺聚合物和多元醇聚合物兩種組分占甲醛吸附劑的1％～50％，其余為基體材料。本發(fā)明的甲醛吸附劑的制備方法，包括制備甲醛反應(yīng)劑、基體材料預(yù)處理和固化成型等步驟。本發(fā)明的甲醛吸附劑在吸附甲醛時(shí)，能夠使甲醛氣體快速富集在其表面，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成對人體無害的物質(zhì)，從而達(dá)到持續(xù)和徹底清除甲醛的效果；本發(fā)明采用的原料均無毒、無害，且制備工藝過程簡單、過程容易控制，制成的甲醛吸附劑安全、環(huán)保，無二次污染。
文檔編號B01J20/22GK101468305SQ20071030602
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者琴 張, 范海明, 陳兆文 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所