一種吸附甲醛的空氣凈化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吸附甲醛的空氣凈化劑及其制備方法，所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的主要吸附活性組分是具有鋁酸銅晶相的銅鋁復合氧化物。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的吸附活性組分還包括有金屬元素，金屬元素為錳、鉆、鋅、鎳和鐵的中一種或幾種的混合物。本發(fā)明采用具有鋁酸銅晶相的銅鋁復合氧化物作為甲醛的吸附劑活性成分，該氧化物的孔結(jié)構(gòu)很發(fā)達，比表面積大且熱穩(wěn)定性好，且孔結(jié)構(gòu)相對于吸附甲醛的空氣來講較氧化鋁更為合適，因而對甲醛小分子的吸附性能良好，而氧化物中的具有強吸電子能力的銅原子，可與甲醛的羰基相結(jié)合，從而進一步提高對甲醛的吸附效果。
【專利說明】一種吸附甲醛的空氣凈化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附凈化劑，尤其涉及一種吸附甲醛的空氣凈化劑，本發(fā)明還涉及了該吸附甲醛的空氣凈化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，大量人為制造和釋放的有害化學氣體使人們賴以生存的環(huán)境空氣受到嚴重污染。在人居建筑物以及載人車輛等相對封閉的室內(nèi)環(huán)境中，由于建筑材料、裝修材料、家具粘合劑以及家電、辦公器材等的大量使用，空氣污染尤為嚴重。據(jù)統(tǒng)計，室內(nèi)空氣化學污染一般為室外污染的幾十倍，特殊情況下可達數(shù)百倍，可檢測到的有害揮發(fā)性有機物有300種之多，其中近20多種具有強致癌致突變作用，據(jù)報道我國每年由于室內(nèi)空氣污染引起的死亡人數(shù)為十余萬人。其中以苯系污染物造成的血液病、白血病、孕婦流產(chǎn)、新生嬰兒畸形等案例以及甲醛等污染物造成的人體不適現(xiàn)象最為多見?？梢娛覂?nèi)環(huán)境空氣污染已危及人類健康，其中以甲醛等污染物造成的人體不適現(xiàn)象已廣為人知。
[0003]調(diào)查表明，人們每天處于居室、辦公室、車輛等室內(nèi)環(huán)境的時間平均為21.5小時，接近全部生命時間的90%。因此，研究室內(nèi)有毒有害物質(zhì)的凈化技術(shù)，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，已經(jīng)成為當前國內(nèi)外科技發(fā)展中重要課題之一。
[0004]目前，室內(nèi)空氣的凈化技術(shù)主要有臭氧處理、光催化降解、負離子處理以及吸附凈化技術(shù)等技術(shù)。其中，光催化降解需要足夠強的紫外光，催化效率低，不足以起到理想的凈化作用；臭氧技術(shù)對人體會造成一定的傷害，不宜在有人的地方使用；負離子技術(shù)只能局部優(yōu)化室內(nèi)空氣，對整個室內(nèi)空氣的凈化效果有限。歐美等發(fā)達國家?guī)资甑膽媒?jīng)驗表明，吸附凈化技術(shù)是室內(nèi)空氣吸附凈化技術(shù)中最重要最有效的方法。
[0005]室內(nèi)空氣的吸附凈化技術(shù)大多利用活性炭作為吸附劑，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、t匕表面積大、吸附能力強。但是活性炭是一種非極性吸附劑，其吸附非極性物質(zhì)的能力較強，
[0006]對極性物質(zhì)的吸附能力很小，因此它的吸附僅是一種物理吸附，因此其雖能吸附甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨氣、一氧化碳、二氧化硫、苯并鉈等大量類型不同的污染物，但是效果不顯著，因此無法使室內(nèi)空氣達到凈化要求。尤其是甲醛等小分子且具有酸性特性的物質(zhì)，活性炭的吸附效果是十分有限的。因此，亟需開發(fā)一種效率較高的解決室內(nèi)甲醛污染的凈化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種吸附量大、穩(wěn)定性好的吸附甲醛的空氣凈化劑。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供一種工藝簡單的吸附甲醛的空氣凈化劑的制備方法。
[0009]本發(fā)明提供一種吸附甲醛的空氣凈化劑，其特征是:所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的主要吸附活性組分是具有鋁酸銅晶相的銅鋁復合氧化物。鋁酸銅相比于單純的氧化銅或氧化鋁有更好的吸附凈化性能，因為鋁酸銅既保持了鋁氧化物的發(fā)達孔結(jié)構(gòu)，而同時銅原子具有更強的吸附電子的能力為吸附甲醛提供了新的吸附位。[0010]本發(fā)明所述的銅鋁復合氧化物中的銅和鋁的摩爾比為1: 100?10: 1，將銅和鋁的摩爾比控制在該范圍內(nèi)，這樣使該銅鋁復合氧化物能夠形成穩(wěn)定的鋁酸銅晶相，倘若銅和鋁的兩者的摩爾比大于上述比例則分別形成CuO和A1203晶相，相應鋁酸銅的含量很少，對于甲醛的吸附性能有所降低。
[0011]本發(fā)明可作進一步改進，即在吸附甲醛的空氣凈化劑的吸附活性組分中添加其他金屬元素，所述的其他金屬元素為錳、鈷、鋅、鎳和鐵的中一種或幾種的混合物。所述的其他金屬元素的摩爾百分含量為吸附凈化劑總質(zhì)量的10-40%。在吸附凈化劑中，這些金屬元素以金屬氧化物、酸式氧化物或堿式氧化物的形式存在，可以起到增加金屬氧化物中的活性吸附位，進而增強其對于甲醛的吸附凈化作用。
[0012]本發(fā)明還提供了一種吸附甲醛的空氣凈化劑的制備方法，其包括以下步驟:
[0013](I)按比例取銅鹽和鋁鹽溶于水，并于25?60?C的水浴加熱攪拌充分溶解，制成銅鹽和鋁鹽的混合溶液；
[0014](2)另取無機堿攪拌溶解在水中，制成無機堿溶液；
[0015](3)將上述銅鹽和鋁鹽的混合溶液與無機堿溶液在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴
[0016]定，滴定完成后得到懸浮液，繼續(xù)進行充分攪拌；然后將懸浮液在25?60°C條件下陳化2-4小時；
[0017](4)懸浮液過濾，濾渣用去離子水洗滌后，先在溫度100-140°C條件下烘干，再在300?1200°C焙燒5?15小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑。
[0018]上述技術(shù)方案中，步驟(I)中除取銅鹽和鋁鹽外，還可增加其他金屬元素鹽，其中所述的其他金屬元素為錳、鈷、鋅、鎳和鐵的中一種或幾種的混合物，所述的其他金屬元素的摩爾百分含量為吸附凈化劑總質(zhì)量的10-40%。步驟(2)中所述的無機堿為氫氧化物、碳酸鹽、堿式碳酸鹽和氨水中的一種或幾種的混合物。其中無機堿可選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉和氨水中的一種或幾種的混合物。
[0019]步驟(3)中在進行并流共沉淀滴定時，應控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0021]本發(fā)明采用具有鋁酸銅晶相的銅鋁復合氧化物作為甲醛的吸附劑活性成分，該氧化物的孔結(jié)構(gòu)很發(fā)達，比表面積大且熱穩(wěn)定性好，且孔結(jié)構(gòu)相對于吸附甲醛的空氣較氧化鋁更為合適，因而對甲醛小分子的吸附性能良好，而氧化物中的具有強吸電子能力的銅原子，可與甲醛的羰基相結(jié)合，從而進一步提高對甲醛的吸附效果。
[0022](2)本發(fā)明的吸附凈化劑采用并流共沉淀法制備，操作時金屬鹽溶液和無機堿溶液同時滴入形成的濃度相近，兩者反應生成沉淀的環(huán)境趨于中性，使金屬鹽和堿溶液反應先形成氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、堿式碳酸鹽、水合氫氧化物等氧化物等復合氧化物的前驅(qū)物，從而得到較好的沉淀效果，制備出來的吸附凈化劑的金屬結(jié)合穩(wěn)定性以及晶相穩(wěn)定性較高，吸附效果比較穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量高。
[0023](3)本發(fā)明制備方法中的步驟(4)為金屬氧化物晶相形成的過程，洗滌過程分離掉沉淀混合物中夾雜的金屬鹽或者無機堿，避免最后熱處理過程中形成雜質(zhì)相?！揪唧w實施方式】
[0024]以下結(jié)合實施例和對比例對本發(fā)明進行闡述，而本發(fā)明的保護范圍并非僅僅局限于以下實施例。所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0025]實施例1
[0026]按下述步驟制備吸附甲醛的空氣凈化劑:
[0027](I)稱取37.5g硝酸鋁和19.9g醋酸銅，加入200ml水于30°C的水浴加熱進行攪拌溶解，得到硝酸鋁和醋酸銅的混合溶液；
[0028](2)稱取20g氫氧化鈉，加入IOOml水進行溶解，得到氫氧化鈉溶液；
[0029](3)將硝酸招、醋酸銅的混合溶液和氫氧化鈉溶液分別置于滴液漏斗中，滴液漏斗下面放置一有IOOmL水的燒杯，將攪拌槳置于燒杯內(nèi)，打開攪拌器，在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴定，控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌，并室溫陳化4小時；
[0030](4)對懸浮液進行抽濾，濾渣用去離子水洗滌兩次，然后置于100°C的烘箱中進行干燥，再將干燥后的粉末放入馬弗爐中，在溫度500°C條件下焙燒10小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑樣品，標記為A。
[0031]取Sg吸附甲醛的空氣凈化劑A置于800升玻璃密封艙中，用移液管量取Iml甲醛加入到玻璃密封艙中，然后將艙蓋密封，每隔一小時進行甲醛濃度的分析。甲醛濃度的分析采用InterScan 4160型甲醛分析儀進行，并且采用分光光度法進行標定，甲醛的吸附凈化結(jié)果列于表I。
[0032]實施例2
[0033]按下述步驟制備吸附甲醛的空氣凈化劑:
[0034](I)稱取23.5gli肖酸鋁和19.9g醋酸銅，加入200ml水于35°C的水浴加熱進行攪拌溶解，得到硝酸鋁和醋酸銅的混合溶液；
[0035](2)稱取32.0lg碳酸鈉，加入IOOml水進行溶解，得到碳酸鈉溶液；
[0036](3)將金屬鹽混合溶液和碳酸鈉溶液分別置于滴液漏斗中，滴液漏斗下面放置一有IOOmL水的燒杯，將攪拌槳置于燒杯內(nèi)，打開攪拌器，在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴定，控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌，并在20V溫度下陳化4小時；
[0037](4)對懸浮液進行抽濾，濾渣用去離子水洗滌兩次，然后置于120°C的烘箱中進行干燥，再將干燥后的粉末放入馬弗爐中，在溫度300°C條件下焙燒10小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑樣品，標記為B。
[0038]按實施例1中的方法進行甲醛的吸附凈化效果測試，結(jié)果列于表I。
[0039]實施例3
[0040]按下述步驟制備吸附甲醛的空氣凈化劑:
[0041](I)稱取37.5g硝酸鋁和9.9g醋酸銅，加入200ml水于30°C的水浴加熱進行攪拌解，得到硝酸鋁和醋酸銅的混合溶液；
[0042](2)稱取16g氫氧化鈉，加XlOOml水進行溶解，得到氫氧化鈉溶液；(3)將金屬鹽混合溶液和氫氧化鈉溶液分別置于滴液漏斗中，滴液漏斗下面放置一有IOOmL水的燒杯，將攪拌槳置于燒杯內(nèi)，打開攪拌器，在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴定，控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌，并在40°C溫度下陳化4小時；
[0043](4)對懸浮液進行抽濾，濾渣用去離子水洗滌兩次，然后置于120°C的烘箱中進行干燥，再將干燥后的粉末放入馬弗爐中，在溫度800°C條件下焙燒10小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑樣品，標記為C。
[0044]按實施例1中的方法進行甲醛的吸附凈化效果測試，結(jié)果列于表I。
[0045]實施例4
[0046]按下述步驟制備吸附甲醛的空氣凈化劑:
[0047](I)分別稱取3.75g硝酸鋁、1.99g硫酸銅和0.20g醋酸錳、0.20g醋酸鎳、0.20g醋酸鈷共同溶解，加入200ml水于40°C的水浴加熱進行攪拌溶解，得到硝酸鋁和醋酸銅的混合溶液；
[0048](2)稱取10.5g碳酸鈉，加入IOOml水進行溶解，得到碳酸鈉溶液；
[0049](3)將金屬鹽混合溶液和碳酸鈉溶液分別置于滴液漏斗中，滴液漏斗下面放置一有IOOmL水的燒杯，將攪拌槳置于燒杯內(nèi)，打開攪拌器，在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴定，控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌，并室溫陳化2小時；
[0050](4)對懸浮液進行抽濾，濾渣用去離子水洗滌兩次，然后置于120°C的烘箱中進行干燥，再將干燥后的粉末放入馬弗爐中，在溫度1200°C條件下焙燒10小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑樣品，標記為D。
[0051]按實施例1中的方法進行甲醛的吸附凈化效果測試，結(jié)果列于表I。
[0052]實施例5
[0053]按下述步驟制備吸附甲醛的空氣凈化劑:
[0054](I)分別稱取3.75g硝酸鋁、1.99g硫酸銅、0.20g硫酸錳共同溶解，加入200ml水于30°C的水浴加熱進行攪拌溶解，得到硝酸鋁和醋酸銅的混合溶液；
[0055](2)稱取10.25g碳酸鈉，加入IOOml水進行溶解，得到碳酸鈉溶液；(3)將金屬鹽混合溶液和碳酸鈉溶液分別置于滴液漏斗中，滴液漏斗下面放置一有IOOmL水的燒杯,將攪拌槳置于燒杯內(nèi)，打開攪拌器，在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴定，控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌，并室溫陣化3小時；
[0056](4)對懸浮液進行抽濾，濾渣用去離子水洗滌兩次，然后置于140°C的烘箱中進行干燥，再將干燥后的粉末放入馬弗爐中，在溫度900°C條件下焙燒10小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑樣品，標記為E。按實施例1中的方法進行甲醛的吸附凈化效果測試，結(jié)果列于表I。
[0057]表I
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種吸附甲醛的空氣凈化劑，其特征是:所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的主要吸附活性組分是具有鋁酸銅晶相的銅鋁復合氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附甲醛的空氣凈化劑，其特征是:所述的銅鋁復合氧化物中的銅和鋁的摩爾比為1: 100-10: I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的吸附甲醛的空氣凈化劑，其特征是:所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的吸附活性組分還包括有其他金屬元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸附甲醛的空氣凈化劑，其特征是:所述的其他金屬元素為錳、鈷、鋅、鎳和鐵的中一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附甲醛的空氣凈化劑，其特征是:所述的其他金屬元素的摩爾百分含量為吸附凈化劑總質(zhì)量的10-40%。
6.一種權(quán)利要求1或2所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的制備方法，其包括以下步驟: (1)按比例取銅鹽和鋁鹽溶于水，并于25?60°C的水浴加熱攪拌充分溶解，制成銅鹽和鋁鹽的混合溶液； (2)另取無機堿攪拌溶解在水中，制成無機堿溶液: (3)將上述銅鹽和鋁鹽的混合溶液與無機堿溶液在不斷攪拌下進行并流共沉淀滴定，滴定完成后得到懸浮液，繼續(xù)進行充分攪拌；然后將懸浮液在25-60°C條件下陳化2-4小時； (4)懸浮液過濾，濾渣用去離子水洗滌后，先在溫度100-140°C條件下烘干，再在300-1200°C焙燒5-15小時，得到吸附甲醛的空氣凈化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸附甲醛的空氣凈化劑的制備方法，其特征是:步驟(I)中除取銅鹽和鋁鹽外，還取有其他金屬元素鹽；所述的其他金屬元素的摩爾百分含量為吸附凈化劑總質(zhì)量的10-40%進行并流共沉淀滴定時，應控制流速保證兩溶液同時滴定完畢，滴定完畢后，繼續(xù)進行充分的攪拌。
【文檔編號】B01D53/04GK103752257SQ201110319992
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月20日
【發(fā)明者】楊曉莉 申請人:楊曉莉