一種凈化用硅膠復合顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠有效祛除甲醛、凈化空氣的多 孔硅膠復合顆粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)保一直是人們所關(guān)注的問題，社會發(fā)展和科技進步所帶來的環(huán)境污染成了困擾 人類健康的問題，尤其是在我們?nèi)粘Ｉ钪械难b修污染、車內(nèi)甲醛等有害氣體，長期接觸會 導致呼吸道疾病、影響心肺功能、神經(jīng)系統(tǒng)，甚至引起基因突變和癌變，因為室內(nèi)裝修污染 導致危害人們健康的報道已經(jīng)屢見不鮮了。美國環(huán)保局統(tǒng)計表明，室內(nèi)空氣污染程度是室 外的2-5倍，嚴重時甚至達到100倍以上。因此，如何有效降解甲醛等有害氣體成為了人們 關(guān)注的熱點。2014年12月中國室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測委員會、國家室內(nèi)車內(nèi)環(huán)境及環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān) 督檢驗中心環(huán)境在北京召開2014年全國室內(nèi)車內(nèi)環(huán)保行業(yè)發(fā)展大會，對環(huán)保行業(yè)的現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢做出了總結(jié)和分析。由此可見，人們對新型有效的環(huán)保產(chǎn)品的迫切需求。
[0003] 目前，市場上的凈化產(chǎn)品主要以活性炭類、硅藻純、光觸媒類產(chǎn)品為主。雖然活性 炭和硅藻純能夠吸附有害氣體，但是吸附飽和后失去效果，甚至可能造成二次污染。光觸 媒類產(chǎn)品具有一定的分解有害氣體的能力，但是由于其需要在紫外線的作用下才能發(fā)揮效 果，因而也限制了其使用范圍。
[0004] 硅膠是一種高活性吸附性材料，具有比表面積大、孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達、原生顆粒細等 特點，它能夠選擇性吸附空氣中的甲醛、氨等有害氣體，尤其對極性氣體分子的吸附能力 更強。專利CN 104258806提供了一種用于環(huán)境空氣凈化用硅膠顆粒的制備方法，該多孔 硅膠顆粒比表面積為250-500m2/g、孔體積為I. 2-2. OmL/g、平均孔徑5-50nm、平均粒徑為 10-100 μπι，對甲醛的去除率大于85%。通過在多孔材質(zhì)復合催化成分可以得到具有分解甲 醛能力的凈化產(chǎn)品如硅藻純，一種光觸媒多功能硅藻純凈化顆粒（CN 201310142911)所制 備的硅藻純就是在多孔材料中復合光觸媒，起到分解甲醛的目的，但是由于以硅藻土為主 要原料，比表面積小、孔體積小，并且光觸媒催化劑需要在紫外線下才發(fā)揮效用，故甲醛祛 除能力達不到理想水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠去除空氣中的甲醛、氨、甲苯等有害氣體，尤其對 甲醛的去除效果特別好的用于空氣凈化的多孔硅膠復合顆粒及其制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方法是： 一種凈化用硅膠復合顆粒，其中：該硅膠復合顆粒微觀呈多孔結(jié)構(gòu)，孔體積 0. 6-1. 8cm3/g，比表面積150-350m2/g，孔徑分布0. 5-50nm ;該硅膠復合顆粒的含水量< 5% ; 顆粒大小為I-IOmm ;該硅膠顆粒對甲醛的去除率多95%。
[0007] 所述凈化用硅膠復合顆粒，其重量組成為：二氧化硅凝膠40-90份、硅藻土 1-20 份、三氧化二鋁1-20份、活性炭1-15份、活性催化劑組份1-15份、光觸媒1-5份、粘合劑 1-20 份。
[0008] 所述的活性催化劑組份包括納米氧化鋅、氧化鐵、氧化鉬、氧化釩、氧化銅、氧化 鎢、氧化鈷、氧化鈰、氧化鎳、氧化錳、納米銀、納米金、金屬鉑、或納米二氧化鈦的一種或幾 種。
[0009] 所述的粘合劑是淀粉、糊精、水玻璃、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚 丙烯酰胺、羥甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉或微晶纖維素 的一種或幾種。
[0010] 一種凈化用硅膠復合顆粒的制備方法如下： 步驟1、將催化劑活性組份和二氧化硅凝膠攪拌混合，并加入去離子水，混合均勻后降 低攪拌速度，保持攪拌1-24小時，使催化劑擴散到二氧化硅凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中； 步驟2、將負載過催化劑的漿料打入板框壓濾機，將物料中的水過濾掉，得到負載有催 化劑的二氧化硅凝膠； 步驟3、將步驟2)中得到的物料40-90份、硅藻土 1-20份、三氧化二鋁1-20份、活性 炭1-15份、活性催化劑組分1-15份、光觸媒1-5份、粘合劑1-20份進行機械混合，然后進 行造粒成球或成棒狀； 步驟4、采用低溫干燥爐或氣流干燥，將造粒后的濕料在80-200° C下進行干燥，得到粗 廣品； 步驟5、將粗產(chǎn)品在高溫爐下300-650° C恒溫活化2-5小時，冷卻后過篩得到成品。
[0011] 所述步驟1中二氧化硅凝膠的制備方法如下：1)將濃度為5-25%的水玻璃溶液和 濃度為5-30%的硫酸在反應罐內(nèi)混合，控制反應溫度為20-50° C，反應pH值為4-10,反應 0. 5-2小時；2)反應結(jié)束后，將反應釜溫度提高到60-100° C，保持溫度1-5小時，使二氧化 硅凝膠熟化；3)將反應結(jié)束的物料打到儲槽，自然降溫到60°C以下，采用板框壓濾機進行 洗滌除硫酸鹽；4)得到所需的二氧化硅凝膠濾餅。
[0012] 一種凈化用硅膠復合顆粒的制備方法如下： 步驟1、將催化劑活性組份和二氧化硅凝膠攪拌混合，并加入去離子水，混合均勻后降 低攪拌速度，保持攪拌1-24小時，使催化劑擴散到二氧化硅凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中； 步驟2、然后采用噴霧干燥或閃蒸干燥對負載有催化劑的二氧化硅凝膠進行干燥，得到 負載有催化劑組分的硅膠粉末； 步驟3、將負載有催化劑的硅膠粉40-90份、硅藻土 1-20份、三氧化二鋁1-20份、活性 炭1-15份、活性催化劑組份1-15份、光觸媒1-5份、粘合劑1-20份、適量去離子水進行機 械混合，然后進行造粒成球或成棒狀； 步驟4、采用低溫干燥爐或氣流干燥，將造粒后的濕料在100-300° C進行干燥，得到粗 廣品； 步驟5、將粗產(chǎn)品在高溫爐下300-650° C恒溫活化2-5小時，冷卻后過篩得到成品。
[0013] 所述步驟1中二氧化硅凝膠的制備方法如下：1)將濃度為5-25%的水玻璃溶液和 濃度為5-30%的硫酸在反應罐內(nèi)混合，控制反應溫度為20-50° C，反應pH值為4-10,反應 0. 5-2小時；2)反應結(jié)束后，將反應釜溫度提高到60-100° C，保持溫度1-5小時，使二氧化 硅凝膠熟化；3)將反應結(jié)束的物料打到儲槽，自然降溫到60°C以下，采用板框壓濾機進行 洗滌除硫酸鹽；4)得到所需的二氧化硅凝膠濾餅。
[0014] 采用上述方案后，本發(fā)明的硅膠復合顆?？左w積0. 6-1. 8cm3/g，比表面積 150-350m2/g，孔徑分布0. 5-50nm具有大比表面積、高孔隙率等特點，能高效吸附甲醛、氨、 甲笨等有害氣體，并且復合多種活性組分，可以分解吸附的有害氣體，提高其對甲醛的祛除 能力，甲醛去除率達到95%以上；并且，硅膠復合顆粒硅膠含量高、無毒無害、制備過程簡 單，是一種安全的環(huán)保材料。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明凈化用硅膠復合顆粒制備方法的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明揭示了一種凈化用硅膠復合顆粒，該硅膠復合顆粒微觀呈多孔結(jié)構(gòu)，孔體 積0. 6-1. 8cm3/g，比表面積150-350m2/g，孔徑分布0. 5-50nm ;該硅膠復合顆粒的含水量 < 5% ;顆粒大小為I-IOmm ;該硅膠顆粒對甲醛的去除率多95%。
[0017] 本發(fā)明所述硅膠復合顆粒制備的組成包括以下重量組分：二氧化硅凝膠40-90 份、硅藻土 1-20份、三氧化二鋁1-20份、活性炭1-15份、活性催化劑組分1-15份、光觸媒 1-5份、粘合劑1-20份。其中活性催化劑組份包括納米氧化鋅、氧化鐵、氧化鉬、氧化釩、氧 化銅、氧化鎢、氧化鈷、氧化鈰、氧化鎳、氧化錳、納米銀、納米金、金屬鉑、或納米二氧化鈦的 一種或幾種。其中粘合劑是淀粉、糊精、水玻璃、聚乙烯醇、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚 丙烯酰胺、羥甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉或微晶纖維素 的一種或幾種。
[0018] 配合圖1所示，本發(fā)明所揭示的一種凈化用硅膠復合顆粒的制備方法如下： 步驟1、將催化劑活性組份和二氧化硅凝膠攪拌混合，并加入去離子水，混合均勻后降 低攪拌速度，保持攪拌1-24小時，使催化劑擴散到二氧化硅凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中； 其中二氧化硅凝膠的制備方法如下： 1) 將濃度為5-25%的水玻璃溶液和濃度為5-30%的硫酸在反應罐內(nèi)混合，控制反應溫 度為20-50° C，反應pH值為4-10,反應0· 5-2小時； 2) 反應結(jié)束后，將反應釜溫度提高到60-100°C，保持溫度1-5小時，使二氧化硅凝膠熟 化； 3) 將反應結(jié)束的物料打到儲槽，自然降溫到60°C以下，采用板框壓濾機進行洗滌除硫 酸鹽； 4) 得到所需的二氧化硅凝膠濾餅。
[0019] 步驟2、將負載過催化劑的漿料打入板框壓濾機，將物料中的水過濾掉，得到負載 有催化劑的二氧化硅凝膠。
[0020] 步驟3、將步驟2)中得到的物料40-90份、硅藻土 1-20份、三氧化二鋁1-20份、活 性炭1-15份、活性催化劑組分1-15份、光觸媒1-5份、粘合劑1-20份進行機械混合，然后 進行造粒成球或成棒狀。
[0021] 步驟4、采用低溫干燥爐或氣流干燥，將造粒后的濕料在80_200°C下進行干燥，得 到粗產(chǎn)品。
[0022] 步驟5、將粗產(chǎn)品在高溫爐下300-650° C恒溫活化2-5小時，冷卻后過篩得到成品。
[0023] 本發(fā)明所揭示的一種凈化用硅膠復合顆粒的另一種制備方法如下： 步驟1、將催化劑活性組份和二氧化硅凝膠攪拌混合，并加入去離子水，混合均勻后降 低攪拌速度，保持攪拌1-24小時，使催化劑擴散到二氧化硅凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中； 步驟2、然后采用噴霧干燥或閃蒸干燥對負載有催化劑的二氧化硅凝膠進行干燥，得到 負載有催化劑組分的硅膠粉末； 步驟3、將負載有催化劑的硅膠粉40-90份、硅藻土 1-20份、三氧化二鋁1-20份、活性 炭1-15份、活性催化劑組份1-15份、光觸媒1-5份、粘合劑1-20份、適量去離子水進行機 械混合，然后進行造粒成球或成棒狀； 步驟4、采用低溫干燥爐或氣流干燥，將造粒后的濕料在100-300° C進行干燥，得到粗 廣品； 步驟5、將粗產(chǎn)品在高溫爐下300-650° C恒溫活化2-5小時，冷卻后過篩得到成品。
[0024] 下面結(jié)合具體實施例詳細描述本發(fā)明。然而，實施例只是為了說明目的，本發(fā)明內(nèi) 容的范圍并不限制于此。
[0025] 實施例1 二氧化硅凝膠制備：（1)將500kg濃度為20%的水玻璃溶液打入反應釜中，同時注入 1000 kg去離子水；（2)攪拌并控制溫度為35°C ; (3)打入濃度為25%的硫酸，控制反應pH 值為8-9混合；（3)形成凝膠后