專利名稱：去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO₂-ACF材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣凈化材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的 TiO2-ACF材料的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，人類正面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧污染”之后，以“室內(nèi)空氣污染”為主的第三次環(huán)境污染。大量觸目驚心的事實(shí)證實(shí)，室內(nèi)空氣污染已成為危害人類健康的“隱形殺手”，也成為全世界各國(guó)共同關(guān)注的問(wèn)題。研究表明，室內(nèi)空氣的污染程度要比室外空氣嚴(yán)重2-5倍，在特殊情況下可達(dá)到100倍，在室內(nèi)空氣中存在500多種揮發(fā)性有機(jī)物，其中甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為一類致癌物，并且認(rèn)為甲醛與白血病發(fā)生之間存在著因果關(guān)系。目前甲醛是我國(guó)新裝修家庭中的主要污染物，兒童是室內(nèi)環(huán)境污染的高危人群，甲醛污染與兒童白血病之間的關(guān)系應(yīng)該引起全社會(huì)關(guān)注。我國(guó)發(fā)布的流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)白血病的自然發(fā)病率較高，每年約新增4萬(wàn)名白血病患者，其中50%是兒童，而且以2至7歲的兒童居多。家庭裝修導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境污染，被認(rèn)為是導(dǎo)致城市白血病患兒增多的主要原因。2004年深圳兒童醫(yī)院與有關(guān)部門曾對(duì)新增加的白血病患兒進(jìn)行了家庭居住環(huán)境調(diào)查，發(fā)現(xiàn)90%的小患者家中在半年之內(nèi)曾經(jīng)裝修過(guò)。我國(guó)室內(nèi)污染嚴(yán)重，且得不到有效去除，活性炭纖維具有較強(qiáng)的吸附性，但是由于其具有吸附飽和性，且對(duì)甲醛的吸附同時(shí)會(huì)釋放部分甲醛，而且隨著溫度的變化，甲醛也會(huì)釋放出來(lái)，并沒(méi)有被完全降解。二氧化鈦具有光催化作用，能將甲醛催化降解為二氧化碳和水，但其具有聚集和失活的特性，并且吸附性較差，特別對(duì)于室內(nèi)甲醛濃度較低時(shí)，去除效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法，該方法制備工藝簡(jiǎn)單，操作安全，成本較低，該TiO2-ACF材料對(duì)低濃度甲醛 (< 10mg/m3)去除效果良好，可重復(fù)使用。本發(fā)明的一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法包括(1)將5_8ml Ti (OC4H9) 4 (鈦酸丁酯)加入到劇烈攪拌的20ml乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌10_40min，得到Ti (OC4H9)4的乙醇溶液；在20ml乙醇中加入1. 2-1. 6ml水，O. 05-0. 2ml 乙酸、l-2ml乙酰丙酮和0. 70-0. 80g FeCl3 ·6Η20，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti (OC4H9)4的乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌0. 5-池，靜置，得到透明淡黃色鈦溶膠；(2)將活性炭纖維放入上述的透明鈦溶膠中浸漬0. 5-2分鐘，然后放入離心機(jī)中離心處理0. 5-aiiin，再于100-120°C的干燥0. 5-2小時(shí)，最后，放入馬弗爐中以2-5°C /min 的升溫速率升溫至440-460°C，并恒溫處理2-3h，冷卻處理后，即得。步驟⑴中所述的Ti (OC4H9) 4的乙醇溶液中Ti (OC4H9) 4與C2H5OH的摩爾比為 1 13。
步驟(1)中所述的H2O與C2H5OH的優(yōu)選摩爾比為3 13。步驟O)中所述的活性炭纖維為處理過(guò)的活性炭纖維，處理工藝為將氈狀活性炭纖維放置于乙醇溶液中半個(gè)小時(shí)，溶解其中含有的灰分和有機(jī)雜質(zhì)，然后放入蒸餾水中溶解浸泡半個(gè)小時(shí)，最后放于干燥箱中105°C下恒溫烘干2h，即得處理過(guò)的活性炭纖維；將處理過(guò)的活性炭纖維放置于干燥器中冷卻備用。本發(fā)明制備了一種能有效去除室內(nèi)低濃度甲醛(< 10mg/m3)的二氧化鈦-活性炭纖維(TiO2-ACF)材料，其保持了活性炭纖維的高吸附性能和TW2優(yōu)良的光催化降解性能。 ACF內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，有利于光的照射和甲醛氣體的吸附；負(fù)載于ACF表面的TiO2以顆粒狀均勻分布在ACF的表面，有利于甲醛氣體的降解。本發(fā)明制備的TiO2-ACF材料，使用ACF為基體，T^2為催化劑，將二者進(jìn)行復(fù)合制備，制備的TiO2-ACF材料能有效去除室內(nèi)低濃度甲醛氣體，將甲醛氣體完全吸附降解成為 CO2和H2O等完全無(wú)污染物質(zhì)，具有環(huán)保，無(wú)污染的特點(diǎn)。本發(fā)明制備的TiO2-ACF材料，在254nm紫外光照射下，降解初始濃度為1. 3mg/m3 的低濃度甲醛氣體，105min后，甲醛降解率為99%，甲醛幾乎被完全降解。能將一般的室內(nèi)甲醛污染，經(jīng)過(guò)處理，降低到我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18883-2002)中規(guī)定室內(nèi)空氣中甲醛濃度限值0. 10mg/m3以下。本發(fā)明制備的TiO2-ACF材料對(duì)低濃度甲醛(< 10mg/m3) 去除效果良好，如圖1所示。有益效果(1)本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，操作安全，成本較低，對(duì)設(shè)備的要求不高，且環(huán)保無(wú)污染。(2)本發(fā)明制備的TiO2-ACF材料結(jié)合了的TW2的紫外光催化性能和ACF的優(yōu)良吸附性能；在空間結(jié)構(gòu)上，TiO2-ACF材料的疏松空間結(jié)構(gòu)，使得光照和氣體能充分透過(guò)，保證了吸附降解的速率和效果。(3)本發(fā)明制備的TiO2-ACF材料具有重復(fù)使用性和長(zhǎng)期性，從而帶來(lái)可觀的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，能用于空調(diào)等內(nèi)機(jī)，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的制備的TiO2-ACF材料(TiO2負(fù)載率)對(duì)不同濃度甲醛降解
率曲線。圖2為本發(fā)明的TiO2-ACF表面電鏡照片(白色顆粒為TiO2)。圖3為本發(fā)明制備得到了不同TW2負(fù)載率的TiO2-ACF材料降解甲醛曲線。圖4為本發(fā)明的制備方法的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1
(1)將6. 8ml Ti (OC4H9) 4加入到劇烈攪拌的20ml乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌30min， 得到Ti (OC4H9)4的乙醇溶液；在20ml乙醇中加入1. 5ml水、0. Iml乙酸、1. 2ml乙酰丙酮和 0. 75g FeCl3 · 6H20，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti(OC4H9)4的乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌lh，得到透明淡黃色鈦溶膠，靜置；(2)將活性炭纖維放入上述的透明淡黃色鈦溶膠中浸漬1分鐘，然后放入離心機(jī)中離心處理2min，再于110°C的干燥1小時(shí)，最后，放入馬弗爐中以3C/min的升溫速率升溫至450°C，并恒溫處理濁，冷卻處理后，即得。本實(shí)例得到TiO2-ACF表面電鏡照片(白色顆粒為TiO2)如圖2所示，其TiO2負(fù)載率為20%，對(duì)低濃度甲醛的處理90min，甲醛的降解率為90% (如圖3，TACFl所示)。實(shí)施例2(1)將6. 8ml Ti (OC4H9) 4加入到劇烈攪拌的20ml乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌30min， 得到Ti(OC4H9)4的乙醇溶液；在20ml乙醇中加入1. 5ml水、0. 05ml乙酸、Iml乙酰丙酮和 0. 70g FeCl3 · 6H20，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti(OC4H9)4的乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌0. 5h，得到透明淡黃色鈦溶膠，靜置；(2)將活性炭纖維放入上述的透明淡黃色鈦溶膠中浸漬0. 5分鐘，然后放入離心機(jī)中離心處理1. 5min，再于100°C的干燥0. 5小時(shí)，最后，放入馬弗爐中以2°C /min的升溫速率升溫至440°C，并恒溫處理3h，冷卻處理后，即得。本實(shí)例得到TiO2-ACF的TW2負(fù)載率為26%，對(duì)低濃度甲醛的處理90min，甲醛的降解率為95% (圖3，TACF2所示)。實(shí)施例3(1)將6. 8ml Ti (OC4H9) 4加入到劇烈攪拌的20ml乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌lOmin， 得到Ti (OC4H9)4的乙醇溶液；在20ml乙醇中加入1. 5ml水、0. 15ml乙酸、1. 2ml乙酰丙酮和 0. 75g FeCl3 · 6H20，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti(OC4H9)4的乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌lh，得到透明鈦溶膠，靜置；(2)將活性炭纖維放入上述的透明淡黃色鈦溶膠中浸漬1. 5分鐘，然后放入離心機(jī)中離心處理lmin，再于110°C的干燥1. 5小時(shí)，最后，放入馬弗爐中以；TC /min的升溫速率升溫至450°C，并恒溫處理2. 5h，冷卻處理后，即得。本實(shí)例得到TiO2-ACF的TW2負(fù)載率為31 %，對(duì)低濃度甲醛的處理90min，甲醛的降解率為82% (圖3，TACF3所示)。實(shí)施例4(1)將6. 8ml Ti (OC4H9) 4加入到劇烈攪拌的20ml乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌40min， 得到Ti(OC4H9)4的乙醇溶液；在20ml乙醇中加入1. 5ml水、0. 2ml乙酸、2ml乙酰丙酮和 0. SOgFeCl3 ·6Η20，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti(OC4H9)4的乙醇溶液中， 并繼續(xù)攪拌池，得到透明淡黃色鈦溶膠，靜置；(2)將活性炭纖維放入上述的透明淡黃色鈦溶膠中浸漬1分鐘，然后放入離心機(jī)中離心處理0. 5min，再于120°C的干燥2小時(shí)，最后，放入馬弗爐中以5°C /min的升溫速率升溫至460°C，并恒溫處理3h，冷卻處理后，即得。本實(shí)例得到TiO2-ACF的TW2負(fù)載率為33 %，對(duì)低濃度甲醛的處理90min的降解率為67% (圖3，TACF4所示)。
按照制備技術(shù)配方和流程進(jìn)行制備的TiO2-ACF材料對(duì)不同甲醛初始濃度的氣體降解率曲線(圖1)可以看出，對(duì)于低濃度甲醛有良好的降解去除效果。動(dòng)力學(xué)呈現(xiàn)一級(jí)反應(yīng)。而對(duì)于高濃度甲醛效果不如低濃度甲醛去除明顯，因此，該材料更適合于除去低濃度室內(nèi)甲醛，并具有持續(xù)能和重復(fù)使用性。從圖2可以看出，ACF在空間中呈現(xiàn)分散狀態(tài)，各自保持一定的距離，而TW2以粉末狀分散負(fù)載于ACF的表面，這種結(jié)構(gòu)使得光照和氣體能有效通過(guò)，結(jié)合了 ACF的良好吸附性和TW2的光催化性能。
權(quán)利要求
1.一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法包括(1)將5-8mlTi (OC4H9)4加入到劇烈攪拌的20ml乙醇中，并繼續(xù)攪拌10-40min，得到 Ti (OC4H9)4的乙醇溶液；在20ml乙醇中加入1. 2-1. 6ml水，0. 05-0. 2ml乙酸、l_2ml乙酰丙酮和0. 70-0. 80g FeCl3 · 6H20，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti (OC4H9)4的乙醇溶液中，并繼續(xù)攪拌0. 5-2h，靜置，得到透明鈦溶膠；(2)將活性炭纖維放入上述的透明鈦溶膠中浸漬0.5-2分鐘，然后放入離心機(jī)中離心處理0. 5-aiiin，再于100-120°C的干燥0. 5-2小時(shí)，最后，放入馬弗爐中以2_5°C /min的升溫速率升溫至440-460°C，并恒溫處理2-3h，冷卻處理后，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的Ti (OC4H9)4的乙醇溶液中Ti (OC4H9)4與C2H5OH的摩爾比為 1 13。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的H2O與C2H5OH的摩爾比為3 13。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的活性炭纖維為處理過(guò)的活性炭纖維，處理工藝為將活性炭纖維放置于乙醇中半個(gè)小時(shí)，然后放入蒸餾水中溶解浸泡半個(gè)小時(shí)，最后置于干燥箱中105°C下恒溫烘干2h，即得處理過(guò)的活性炭纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除室內(nèi)低濃度甲醛的TiO2-ACF材料的制備方法包括(1)將Ti(OC4H9)4加入到劇烈攪拌的乙醇中，得到Ti(OC4H9)4的乙醇溶液；在乙醇中加入水、乙酸、乙酰丙酮和FeCl3·6H2O，攪拌均勻后，于劇烈攪拌下逐滴加入到所述的Ti(OC4H9)4的乙醇溶液中，得到透明鈦溶膠，靜置；(2)將活性炭纖維放入上述的透明鈦溶膠中浸漬，然后放入離心機(jī)中離心，再干燥，最后，放入馬弗爐中440-460℃恒溫處理2-3h，冷卻處理后，即得。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，操作安全，成本較低，該TiO2-ACF材料對(duì)低濃度甲醛(＜10mg/m3)去除效果良好，可重復(fù)使用，具有廣泛的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)B01D53/72GK102266762SQ201110123049
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者全海宇, 吳琪琳, 李利偉, 秦文貞, 臧鵬, 韓浩 申請(qǐng)人:東華大學(xué)