[发明专利]一种快速吸附低浓度甲醛的聚合物及制备方法

说明书

本发明公开了一种快速吸附低浓度甲醛的聚合物及制备方法，该方法步骤如下：（1）将β‑环糊精和配体以及反应催化剂溶于溶剂中；（2）将步骤（1）所得混合溶液超声，用气体吹扫混合溶液，再加热搅拌反应；（3）将步骤（2）所得多孔β‑环糊精聚合物洗涤，过滤，浸泡活化，干燥，得聚合物。本发明基于β‑环糊精的甲醛吸附剂具有优异的甲醛吸附性能。相对于现有甲醛吸附材料，其对低浓度甲醛的吸附速率及吸附量大大提高，在10ppm下，吸附量达到28.9mg/g，是普通活性炭的八十倍，吸附速率是普通活性炭吸附速率的十倍以上，满足室内对甲醛快速高效吸附的需求。因此，该类吸附剂在室内低浓度吸附甲醛方面具有很大的潜在应用前景。

技术领域

本发明涉及气态甲醛的脱除领域，特别涉及一种快速吸附低浓度甲醛的聚合物及制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，室内装修往往运用到复杂多样的装修材料及家具，由此必然带来一些室内环境污染。中国室内装饰协会、室内环境监测工作委员会发布的最新检测结果表明：甲醛己成为新装修家庭中和办公场所的主要污染物。甲醛是一种高毒性的气体分子，长期、低浓度接触甲醛会引起头痛、头晕、乏力、感觉障碍、免疫力降低，并可出现瞌睡、记忆力减退或神经衰弱。新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因，进行室内甲醛净化刻不容缓。

我国治理和去除室内甲醛污染的主要方法有：通风换气、植物生态净化、吸附法、空气负离子法和光触媒催化氧化法等。其中，吸附法具有经济高效、方便快捷的优点，是目前最常采用的方法。吸附法的核心是吸附剂的选择，目前使用范围最广的甲醛吸附剂是活性炭，其具有比表面积大、孔容大、微孔数量多、性能稳定等特点，能够有效吸附室内甲醛。但同时，活性炭也有其局限性：活性炭成分多为惰性的碳，而对甲醛吸附有明显作用的含氮及含氧基团量却往往极低，导致了活性炭对甲醛的吸附容量较低。如Yan等[Y.Song,W.Qiao,S.-H.Yoon,I.Mochida,Q.Guo,L.Liu,Removal of formaldehyde at lowconcentration using various activated carbon fibers,Journal of AppliedPolymer Science,106(2007)2151-2157.]探究了一系列不同氮氧含量的活性炭纤维对甲醛的吸附能力，发现ACF上的N/C比率越高，它表现出的甲醛吸附能力就越大，但最大的FE100在20ppm下的饱和吸附量也仅有14.34mg/g的吸附量。

此外，室内甲醛浓度极低，往往是ppm甚至ppb的数量级，而根据室内空气质量标准(GB/T18883-2002)，室内甲醛含量应低于0.1mg/m³，因此吸附剂对于极低浓度下的甲醛气体吸附能力尤为关键。活性炭对于极低浓度甲醛气体吸附能力较差，如Falco等[G.deFalco,M.Barczak,F.Montagnaro,T.J.Bandosz,A New Generation of Surface ActiveCarbon Textiles As Reactive Adsorbents of Indoor Formaldehyde,ACS AppliedMaterialsInterfaces,10(2018)8066-8076.]利用尿素，硫脲，双氰胺、青霉素G等一系列含氮试剂浸渍来改性高度多孔的碳纤维，以提高活性炭纤维在1ppm极低浓度下甲醛的吸附量，改性后的活性炭纤维较原始活性炭吸附量有三倍的提高，但仍然只有1.56mg/g的吸附量。专利CN 108854963A制备了一种用于吸附甲醛的活性炭，其在150分钟内甲醛的吸附量达3.24μg/g，吸附速率很低，难以满足甲醛吸附需要的高速率要求。制备一种低浓度下能够快速、大量吸附甲醛气体的吸附剂成为了工业上必然要求。

β-环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)是一种包含七个D-吡喃葡萄糖单元,且各葡萄糖单元均以1,4-糖苷键连接的环状低聚糖。β-环糊精外缘亲水而内腔疏水的特性使它可以与污染物形成包合物。专利CN103691411A利用壳聚糖与环糊精进行聚合，合成的聚合物在35ppm下甲醛吸附量达13mg/g，但由于微孔的缺失导致其吸附能力受到限制。