[发明专利]一种清除室内甲醛的活性炭吸附剂材料、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及室内空气净化技术领域，具体涉及一种清除室内甲醛的活性炭吸附剂材料、制备方法及其应用。

背景技术

随着国民经济的快速发展与人民物质生活水平的逐步提高，室内装修日益普及。装修耗材的使用不当所引起的室内空气污染日趋严重，其中最显著的问题之一就是室内甲醛(HCHO)持续释放超出环境标准。在我国，甲醛高居有毒化学品优先控制名单上第二位，且被世界卫生组织确认为致癌和致畸形物质。甲醛毒性较高，是众所公认的变态毒化反应源，也是潜在的强致性突变物，具有强烈的致癌和促癌作用。在室内空气中甲醛主要是由室内装修材料中以连续、缓慢的方式释放出来的，并在室内不断累集，导致室内甲醛浓度超标。因此，甲醛的净化方法需要在长时间的范围内有效。针对甲醛在室内空气中存在的特点，迫切需要研究一种解决甲醛污染的新方法。

目前，合理控制和有效降低室内空气中的甲醛浓度已经成为室内环境保护的一项重要内容。室内甲醛污染治理方法主要有：吸附法、化学分解法、化学缩聚法、光催化法、生物转化法和催化氧化法等。其中以吸附法最为常用。

活性炭材料是一种性能优良的吸附剂，其化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水和有机溶剂，可以再生使用，是常用的甲醛吸附剂材料，如专利CN105056892A对活性炭载体进行改性，并负载金属氧化物来清除甲醛，金属氧化物为氧化锌、氧化锰、氧化钛等；CN105435740A以高锰酸钾和浓硫酸处理过的活性炭得到负载二氧化锰的活性炭甲醛吸附剂。

氨基酸是一种常见的有机物，其分子式中具有氨基和羧基两种基团，其可以与甲醛反应生成羟甲基衍生物，将对人体有害的甲醛转变为无害物质，达到除去甲醛的目的。如专利CN105561934A中公开了使用鱼酱氨基酸制备甲醛吸附材料，CN104607151A公开了以活性炭为载体，加入含氮化合物、保湿剂制备除甲醛活性炭。

但现有的制备方法中，或者工艺复杂，或者除甲醛效果不佳，在一定程度上限制了其应用。

发明内容

本发明提供了一种清除室内甲醛的活性炭吸附剂材料及其制备方法和应用，利用市面上可以购买到的常规的活性炭，对其进行改性处理，负载氨基酸得到可以高效清除甲醛的活性炭吸附剂材料。

市售的活性炭主要是由煤、木材、果壳等制备而来，由于原料的不同，其内部的孔道大小、内表面结构也有很大不同，在使用的时候，往往需要扩孔或缩孔才能满足需求，并且至制备过程中内部会吸附一些焦油和碳氢化合物，会使得比表面积变小，活性降低，影响了其使用效果。

发明人研究发现，ZnCl₂对于成品活性炭具有良好的改性作用，进一步发现其与CaCl₂的共混物对于活性炭的改性作用更加明显，改性后的活性炭对氨基酸基团的负载具有显著的增强作用，提高了活性炭的应用效果。

基于上述发现，本发明提出了如下的技术方案：

本发明的一个方面提供了一种清除室内甲醛的活性炭吸附剂材料的制备方法，包括如下步骤：

1)配制ZnCl₂和CaCl₂溶液的混合溶液，使Zn与Ca的摩尔比为3∶1-1∶1，将活性炭浸渍于混合溶液中10-24小时，过滤后将活性炭置于反应釜中，通入氮气排出空气，在200-400℃下煅烧1-3小时；

2)步骤1)所得产物放入HCl溶液中持续沸腾1-2小时，以除去Zn和Ca离子，冷却至室温后用蒸馏水冲洗3-5次，至检测不到氯离子；然后在烘箱中于105℃下干燥4-10小时；

3)配制氨基酸的水溶液，将步骤2)得到的改性活性炭浸渍于氨基酸水溶液中3-8小时，冷冻干燥，得到所述活性炭吸附材料。

进一步的，所述ZnCl₂和CaCl₂溶液的混合溶液中，离子总浓度为0.5-1mol/L。

进一步的，所述氨基酸的水溶液的浓度为5-10wt％。

进一步的，所述氨基酸为赖氨酸、丝氨酸或二者的混合物

本发明的另一个方面提供了一种由上述方法制备的活性炭吸附剂材料。

本发明的另一个方面所述活性炭吸附剂材料用于清除室内空气中的甲醛。

本发明的有益效果

本发明通过对市售活性炭进行改性，在200-400℃下低温煅烧，避免了高温煅烧带来的炭损失，使其内表面杂质充分去除，并增加了内部的表面活性，对氨基酸的吸附能力大大增强，负载量增加，提高了活性炭吸附材料对甲醛的清除能力。

具体实施方式