[发明专利]一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法，属于非金属矿物材料和环境工程领域。本发明以蛋白土为载体，氨基硅烷为改性剂，通过表面接枝改性法在蛋白土表面增加氨基基团，制备出一种蛋白土复合甲醛净化材料。该材料利用氨基基团对甲醛较强的亲和能力，通过在蛋白土表面接枝改性，增加其表面的氨基基团，使得所得复合材料对气体甲醛污染物捕捉性能极大提高，解决了天然蛋白土对甲醛吸附净化能力较低的问题；而且所需原料廉价易得，制备工艺简单、反应条件温和，在室内甲醛气体净化领域具有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种蛋白土复合甲醛净化材料及其制备方法，属于非金属矿物材料和环境工程领域。

背景技术

现代办公、汽车及家居室内气体污染物主要为甲醛，其无色、有强烈气味，具有污染普遍、污染时间长等特点，主要来源于一些装饰材料、涂料、组合家具中的聚合板及粘合剂和化纤地毯等。甲醛为较高毒性的物质，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。长期接触甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起结肠癌、鼻咽癌、脑癌等，儿童和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大。目前，国内外治理甲醛的方法主要有光触媒技术、高压电负离子技术、空气负离子技术、酸碱中和法、生化处理法以及吸附法。其中，前5种方法能耗高，易造成二次污染，处理成本较高；而吸附法适用于几乎所有的挥发性有机化合物。常见的吸附剂有活性炭、分子筛、金属有机骨架材料(MOF)、介孔氧化铝材料和多孔陶瓷材料等。然而以上吸附剂均具有制备过程复杂、成本较高、吸附量低等缺点。因此为解决以上问题，近年来国内外众多研究者开始研究以储量丰富、价格低廉的天然多孔矿物如硅藻土、高岭土、海泡石、膨润土等来作为吸附剂吸附甲醛气体。蛋白土是一种储量丰富的轻质页岩，其具有储量丰富、价格低廉、吸附性好、无毒、密度低、化学性质稳定等特点。然而天然蛋白土的表面所含的功能基团较少，与甲醛的亲合性较差，其甲醛饱和吸附量和净化效率较低。

为了克服以上缺点，本发明提出一种以蛋白土为载体，氨基硅烷为改性剂，通过表面接枝改性法在蛋白土表面增加氨基基团，制备出一种蛋白土高效复合甲醛净化材料。

发明内容

本发明蛋白土复合甲醛净化材料的制备方法及工艺步骤如下：

(1)将无水乙醇与纯水以质量比1：1配置乙醇水溶液；

(2)将蛋白土粉体按质量比1：4～8加入步骤(1)所述乙醇溶液中，搅拌分散制成悬浮液；

(3)将预先水解的氨基硅烷溶液加入步骤(2)所制备的悬浮液中进行接枝改性，硅烷用量为蛋白土质量的6％～36％，改性温度为50℃～90℃，改性时间为1～5h。

(4)将步骤(3)中所得反应产物用乙醇和水洗涤过滤、后在60℃～100℃下干燥8h～12h；

(5)将步骤(4)中所得烘干产物研磨至97％通过200目筛。即得到所述的蛋白土复合甲醛净化材料。

上述的蛋白土复合甲醛净化材料的制备方法，其特征在于：所用的氨基硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷中一种或两种复合；所述的蛋白石粉体，其粒度为200目筛余量≤3％。

采用上述方法和工艺步骤制备的蛋白土复合甲醛净化材料，表面含有丰富的氨基，粒度为200目筛余量≤3％。

本发明利用氨基基团对甲醛有较强的亲和能力，通过在蛋白土表面接枝改性，增加其表面的氨基，使得蛋白土粉体材料对气体甲醛污染物吸附捕捉性能极大提高，解决了天然蛋白土对甲醛净化能力较弱的问题；而且所需原料廉价易得，制备工艺简单、反应条件温和，在室内甲醛气体净化领域具有较大的应用价值。

附图说明

图1为本发明中所用蛋白土原料的表面N1s的XPS能谱图。

图2为本发明中以蛋白土为载体所制备的复合甲醛净化材料的表面N 1s的XPS能谱图。