甲醛吸附材料的制备方法
阅读说明：本技术 甲醛吸附材料的制备方法 (Preparation method of formaldehyde adsorption material ) 是由 佘丽丽 杨志华 赵杨 郝浩 郑军妹 郭国良 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：一种吸甲醛材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤①将硅胶粉末放置在等离子体反应室中处理,处理后取出；②将份聚乙烯亚胺溶解在去离子水中并分散均匀,加入胺源并分散均匀；形成混合液；③在混合液中添加等离子体处理后的硅胶粉末,浸渍分散后经过过滤,取有效浸渍后的硅胶粉末并烘干,得到具有吸附甲醛功能的硅胶粉末；④将步骤③中获得的硅胶粉末与羧甲基纤维素和水混合,造粒、烘干,获得硅胶颗粒。使用等离子体处理后硅胶颗粒的亲水性能增强,在溶液浸渍过程中能负载更多乙烯脲。同时由于表面电子的存在,使胺源负载时可均匀分布在硅胶孔道内部和表面,提高材料的甲醛吸附性能。(A preparation method of formaldehyde absorbing material is characterized by comprising the following steps of firstly, placing silica gel powder in a plasma reaction chamber for treatment, and taking out the treated silica gel powder; dissolving part of polyethyleneimine in deionized water and uniformly dispersing, and adding an amine source and uniformly dispersing; forming a mixed solution; thirdly, adding the silica gel powder after plasma treatment into the mixed liquid, filtering after dipping and dispersing, taking the silica gel powder after effective dipping and drying to obtain the silica gel powder with the function of adsorbing formaldehyde; and fourthly, mixing the silica gel powder obtained in the third step with carboxymethyl cellulose and water, granulating and drying to obtain silica gel particles. The hydrophilic performance of the silica gel particles is enhanced after the plasma treatment, and more ethylene urea can be loaded in the solution impregnation process. Meanwhile, due to the existence of surface electrons, the amine source can be uniformly distributed inside and on the surface of the silica gel pore channel when being loaded, so that the formaldehyde adsorption performance of the material is improved.)
技术领域
本发明涉及一种甲醛吸附材料，属于空气净化技术领域。
背景技术
现有甲醛吸附材料以活性炭、硅胶、分子筛、沸石为主，主要通过以上材料进行物理吸附或在其中负载能与甲醛进行反应的有效成分进行化学吸附。但以上材料多为介孔或微孔材料，物质负载需要较长时间，且化学物质的负载程度有限，一定程度上影响了以上材料的制备时长和甲醛吸附效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种制备时间短且甲醛吸附效果佳的甲醛吸附材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种吸甲醛材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤
①将硅胶粉末放置在等离子体反应室中处理，处理后取出；
②将份聚乙烯亚胺溶解在去离子水中并分散均匀，加入胺源并分散均匀；形成混合液；
③在混合液中添加等离子体处理后的硅胶粉末，浸渍分散后经过过滤，取有效浸渍后的硅胶粉末并烘干，得到具有吸附甲醛功能的硅胶粉末；
④将步骤③中获得的硅胶粉末与羧甲基纤维素和水混合，造粒、烘干，获得硅胶颗粒；
上述硅胶粉末和胺源重量配比满足：
硅胶粉末 15～40份；
胺源 5～15份；
上述步骤④中硅胶粉末与羧甲基纤维素重量配比满足：
硅胶粉末 10～30份；
羧甲基纤维素 5～10份。
作为优选，所述的胺源为乙烯脲、硫酸铵或丙氨酸中的至少一种。
作为优选，步骤①中所述的等离子体处理条件如下：
在常温常压氧气流下，使用100W低温等离子体处理10～30min
作为优选，步骤③中浸渍时间为1～6小时
作为优选，步骤③中的烘干条件如下：在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为500～3000W，烘干0.5～2h。
作为优选，步骤④中的烘干条件如下：热风烘干情况下烘干10～50min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
等离子体处理可以在硅胶粉末表面产生自由基(H2O+SiO2→SiO2-OH+SiO2-O自由基+SiO2-OH自由基)。由于自由基存在强氧化性，可使硅胶粉末表面变得粗糙，增大硅胶粉末的比表面积。
等离子体处理可增强硅胶粉末表面的粘结性，便于制成硅胶颗粒。制作后的硅胶颗粒强度和耐磨损性能增强。
使用等离子体处理后硅胶颗粒的亲水性能增强，在溶液浸渍过程中能负载更多乙烯脲。同时由于表面电子的存在，使胺源负载时可均匀分布在硅胶孔道内部和表面，提高材料的甲醛吸附性能。
等离子体处理使胺源在硅胶表面快速生长，可降低化学物质负载时间，普通机械负载需进行12小时以上，该方式负载可以控制在3小时内。
浸渍完的硅胶粉末，具有良好的烘干性能，大大缩短烘干时间，在微波烘干环境中烘干时间可以缩短至1h，原因是因为等离子体处理后会发生H20→H·+O·+OH·，溶液界面反应增强，烘干时水分子的运动频率加快。
附图说明
图1为未经过任何处理的硅胶粉末扫描电镜照片。
图2为实施例1中经过等离子体处理后的硅胶粉末扫描电镜照片。
图3为未经过等离子体处理的硅胶粉末，再浸渍乙烯脲和聚乙烯亚胺之后的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
①将40份100目硅胶放置在等离子体反应室中，在常温常压氧气流下，使用100W低温等离子体处理20min，常温下取出。
②在步骤1)进行过程中，将5份聚乙烯亚胺溶解在200份去离子水中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散5min。
③步骤2)结束后将15份乙烯脲溶解在步骤2)的混合溶液中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散10min。
④将步骤1)中等离子体处理后的硅胶粉末加入分散完成的步骤3)的溶液中，混合后的悬浊液持续分散3h，分散转速为20r/min。
⑤将分散完成的液体通过200目的纱网过滤后留下有效浸渍的硅胶粉末，将粉末放于玻璃盘中，在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为1000W，烘干1h即可得到高效浸渍了乙烯脲和聚乙烯亚胺的硅胶粉末。该粉末具有高效吸附甲醛的作用。
⑥将30份干燥后的粉末与10份羧甲基纤维素、10份水混合，放入滚轮式造粒机中进行造粒，造粒后在热风烘干情况下烘干30min，可得到高粘性、强度高、耐磨损的硅胶颗粒。
浸渍完的硅胶粉末，具有良好的烘干性能，大大缩短烘干时间，在微波烘干环境中烘干时间由3h缩短至1h，原因是因为等离子体处理后会发生H20→H·+O·+OH·，溶液界面反应增强，烘干时水分子的运动频率加快。
通过扫描电镜观察，图1是未经过任何处理的硅胶粉末，其球状物直径为20～30nm。
实施例2：
①将15份100目硅胶放置在等离子体反应室中，在常温常压氧气流下，使用100W低温等离子体处理20min，常温下取出。
②在步骤1)进行过程中，将10份聚乙烯亚胺溶解在200份去离子水中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散5min。
③步骤2)结束后将5份乙烯脲溶解在步骤2)的混合溶液中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散10min。
④将步骤1)中等离子体处理后的硅胶粉末加入分散完成的步骤3)的溶液中，混合后的悬浊液持续分散3h，分散转速为20r/min。
⑤将分散完成的液体通过200目的纱网过滤后留下有效浸渍的硅胶粉末，将粉末放于玻璃盘中，在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为1000W，烘干1h即可得到高效浸渍了乙烯脲和聚乙烯亚胺的硅胶粉末。该粉末具有高效吸附甲醛的作用。
⑥将10份干燥后的粉末与5份羧甲基纤维素、5份水混合，放入滚轮式造粒机中进行造粒，造粒后在热风烘干情况下烘干30min，可得到高粘性、强度高、耐磨损的硅胶颗粒。
图2为实施例1中经过等离子体处理后的硅胶粉末，再浸渍乙烯脲和聚乙烯亚胺之后的扫描电镜结果，其球状物直径为25～35nm，说明乙烯脲和聚乙烯亚胺在硅胶表面结晶，均匀铺展在了硅胶粉末的表面，厚度为2～3nm。说明在等离子体处理下，乙烯脲在材料表面成功生长，且分布均匀，浸渍时间从未处理前的12h缩短为3h，浸渍时间缩短。
实施例3：
①将15份100目硅胶放置在等离子体反应室中，在常温常压氧气流下，使用100W低温等离子体处理20min，常温下取出。
②在步骤1)进行过程中，将10份聚乙烯亚胺溶解在200份去离子水中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散5min。
③步骤2)结束后将5份硫酸铵溶解在步骤2)的混合溶液中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散10min。
④将步骤1)中等离子体处理后的硅胶粉末加入分散完成的步骤3)的溶液中，混合后的悬浊液持续分散3h，分散转速为20r/min。
⑤将分散完成的液体通过200目的纱网过滤后留下有效浸渍的硅胶粉末，将粉末放于玻璃盘中，在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为1000W，烘干1h即可得到高效浸渍了硫酸铵和聚乙烯亚胺的硅胶粉末。该粉末具有高效吸附甲醛的作用。
⑥将10份干燥后的粉末与5份羧甲基纤维素、5份水混合，放入滚轮式造粒机中进行造粒，造粒后在热风烘干情况下烘干30min，可得到高粘性、强度高、耐磨损的硅胶颗粒。
实施例4：
①将15份100目硅胶放置在等离子体反应室中，在常温常压氧气流下，使用100W低温等离子体处理20min，常温下取出。
②在步骤1)进行过程中，将10份聚乙烯亚胺溶解在200份去离子水中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散5min。
③步骤2)结束后将5份丙氨酸溶解在步骤2)的混合溶液中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散10min。
④将步骤1)中等离子体处理后的硅胶粉末加入分散完成的步骤3)的溶液中，混合后的悬浊液持续分散3h，分散转速为20r/min。
⑤将分散完成的液体通过200目的纱网过滤后留下有效浸渍的硅胶粉末，将粉末放于玻璃盘中，在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为1000W，烘干1h即可得到高效浸渍了丙氨酸和聚乙烯亚胺的硅胶粉末。该粉末具有高效吸附甲醛的作用。
⑥将10份干燥后的粉末与5份羧甲基纤维素、5份水混合，放入滚轮式造粒机中进行造粒，造粒后在热风烘干情况下烘干30min，可得到高粘性、强度高、耐磨损的硅胶颗粒。
对比例1：
①将5份聚乙烯亚胺溶解在200份去离子水中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散5min。
②步骤1)结束后将15份乙烯脲溶解在步骤1)的混合溶液中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散10min。
③将40份100目硅胶粉末加入分散完成的步骤2)的溶液中，混合后的悬浊液持续分散3h，分散转速为20r/min。
④将分散完成的液体通过200目的纱网过滤后留下有效浸渍的硅胶粉末，将粉末放于玻璃盘中，在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为1000W，烘干1h。
⑤将30份干燥后的粉末与10份羧甲基纤维素、10份水混合，放入滚轮式造粒机中进行造粒，造粒后在热风烘干情况下烘干30min。
图3为未经过等离子体处理的硅胶粉末，再浸渍乙烯脲和聚乙烯亚胺之后的扫描电镜结果，其表面产生了大量的球状物粘接，出现了集中结晶，负载不均匀，影响了材料的吸附性能。
对比例2：
①将10份聚乙烯亚胺溶解在200份去离子水中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散5min。
②步骤1)结束后将5份乙烯脲溶解在步骤1)的混合溶液中，使用分散机分散，分散转速为20r/min，分散10min。
③将15份100目硅胶粉末加入分散完成的步骤2)的溶液中，混合后的悬浊液持续分散3h，分散转速为20r/min。
④将分散完成的液体通过200目的纱网过滤后留下有效浸渍的硅胶粉末，将粉末放于玻璃盘中，在微波烘干设备中烘干，烘干功率设置为1000W，烘干1h。
⑤将10份干燥后的粉末与5份羧甲基纤维素、5份水混合，放入滚轮式造粒机中进行造粒，造粒后在热风烘干情况下烘干30min。
含水率测试采用粉末含水率测试仪测试得出；孔容、比表面积测试采用比表面积分析仪测试得出(BET比表面积法)；耐磨损性能检测方法按照GB/T 12496.6-1999；强度测试方法依照HG-T 2782-1996。吸附容量用固定床吸附容量法测试。
数据显示，经过等离子体处理后的硅胶，孔容和比表面积均明显增大，吸附容量增高，且其粘结性能更好，制造的颗粒强度和耐磨损性能更好。