一种除甲醛的空气净化材料制造技术

本发明专利技术公开了一种除甲醛的空气净化材料，属于空气净化领域，采用锰负载改性活性炭纤维制备空气净化材料，其中锰负载改性活性炭纤的制备条件为：先通过三甲基秋水仙素酸对活性炭纤维进行改性，然后浸渍于高锰酸钾溶液中，最后冷冻干燥得到。本发明专利技术得到的空气净化材料对甲醛具有好的清除效果，甲醛的清除率至少达到了75％，对空气中的水分有良好的清除效果，吸湿性至少达到了5％，空气的流通性好，空气压力降最高在15.6kPa/g。因此，本发明专利技术是一种高甲醛清除效果、吸湿性好的、空气流通性好的除甲醛的空气净化材料。

【技术实现步骤摘要】
一种除甲醛的空气净化材料
本专利技术属于空气净化领域，具体涉及一种除甲醛的空气净化材料。
技术介绍
随着全球经济的高速发展，部分地区(特别是发展中国家人口密集地区)的空气质量急剧恶化，不断出现的空气污染问题严重危害人类的健康和社会的生产生活。源头治理和终端过滤成为我国治理空气污染的主要手段，空气净化材料凭借其过滤效率高、见效快、易于实现、成本低等优势成为解决空气污染问题的有效途径。近年来，居室装修造成室内空气甲醛污染及对人体危害的研究已成为社会关注热点，甲醛净化中常用的有物理吸附法，利用具有较大孔隙率和较强吸附性的材料与甲醛分子间的范德华力吸附甲醛,但其有选择性、不易稳定、易脱附。活性炭等多孔介质对于甲醛有吸附作用，活性炭种类繁多,材质和制造工艺有所不同,对甲醛的吸附能力差别较大,单纯物理吸附对气相甲醛的去除效果有限单通效率不到50％。活性炭纤维(ACFs)是在碳纤维工业基础上发展起来的，由于吸附性能优异、用途广泛、使用方便等优势，使其自问世以来受到各国的普遍青睐。ACFs的宏观形态和微观结构都与传统的活性炭有着本质的区别，其比表面积大、微孔丰富，孔径小且分布窄，吸附量大、吸附速度快，吸附能力为一般活性炭的1-0倍；再生容易，工艺灵活性大(可制成纱、布、毡和纸等多种形态)；以及不易粉化和沉降等特性。目前，ACFs广泛应用于化工、环保、医用、食品卫生等方面，而且越来越受到人们的关注。活性炭纤维经过活化后性能更强，但是随着氧化时间的增加，会导致活性炭纤维的力学性能的下降，对活性炭纤维的进一步利用造成影响。在复合材料制备中，活性炭纤维的力学性能下降会导致吸附性能的降低。空气质量问题多种多样，对空气净化材料也提出了更高的要求，要求有良好的空气流通性等。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种可用于吸附材料的具有良好力学性能的、可用于甲醛净化的锰负载改性活性炭纤维。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种锰负载改性活性炭纤维的制备方法，包括：将活性炭纤维浸泡在硝酸溶液中活化3-10h，过滤水洗干燥后，与三甲基秋水仙素酸共同加入盐酸溶液中，加入过硫酸铵，于5-15℃的温度下反应3-6h后过滤干燥得到改性活性炭纤维，将改性活性炭纤维浸渍于高锰酸钾溶液中1-6h后过滤干燥得到锰负载改性活性炭纤维。活性炭纤维经硝酸活化后，表面含氧基团增加，并且形成具有发达孔隙结构的活性炭纤维，通过三甲基秋水仙素酸与活性炭纤维的反应，将多元环及极性基团引入活性炭纤维，通过分子间作用力提高活性炭纤维的力学性能，维持活性炭纤维孔隙结构，进而提高空气净化材料对甲醛的清除效果。优选地，活化活性炭纤维的制备：将活性炭纤维加入硝酸溶液中，静置预处理10-60min，随后在60-90℃的温度下活化3-10h，然后取出活性炭纤维用去离子水清洗至pH6-8，烘箱中干燥得到活化活性碳纤维。更优选地，硝酸溶液的质量分数为50-70wt％，例如，52、55、57、60、67、69wt％。更优选地，活性炭纤维的添加量为HNO3溶液的5-20wt％，例如，6、6.5、9、12、16、18、19wt％。优选地，锰负载改性活性炭纤维的制备：将活化活性碳纤维、三甲基秋水仙素酸加入盐酸溶液中，加入过硫酸铵，于5-15℃的温度下反应6-24h后，过滤，丙酮和去离子水交替洗涤2-5次，再用去离子水洗涤至pH6-8，真空干燥得到改性活性炭纤维，将改性活性炭纤维在10-40℃的温度下浸渍于高锰酸钾溶液中1-6h后过滤干燥得到锰负载改性活性炭纤维。更优选地，盐酸溶液的浓度为0.3-3M。更优选地，活化活化炭纤维的添加量为盐酸溶液的1-5wt％，例如，1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5wt％。更优选地，三甲基秋水仙素酸的添加量为盐酸溶液的3-12wt％，例如，3.5、4.5、6、7.5、8、9、10、11、11.5wt％。更优选地，过硫酸铵的添加量为盐酸溶液的0.05-2wt％。更优选地，改性时间为12-24h，例如，13、15、18、20、22、23h。更优选地，高锰酸钾溶液的浓度为1-10wt％，1.5、2、3.5、4、5.5、6、8、9wt％。本专利技术提供了一种可以用于吸附材料中的锰负载改性活性炭纤维及其制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种高甲醛清除效果的除甲醛的空气净化材料。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种除甲醛的空气净化材料的制备方法，包括：将改性活性炭纤维和/或锰负载改性活性炭纤维、羟基磷灰石、纤维素加入溶剂中搅拌混合均匀得到黏稠浆液，将黏稠浆液注入模具中，并烘干成型得到空气净化材料。优选地，羟基磷灰石的添加量为活性炭纤维的20-50wt％，例如，23、28、32、35、40、45、48wt％。优选地，纤维素的添加量为活性炭纤维的10-30wt％，例如，12、116、18、20、21、23、25、27wt％。优选地，溶剂为环己酮和水以质量比1：0.2-5的混合。优选地，溶剂的添加量为活性炭纤维的100-200wt％，例如，120、150、160、180、190wt％。优选地，空气净化材料还可以按如下方式制备：将锰负载改性活性炭纤维、修饰羟基磷灰石、纤维素加入溶剂中搅拌混合均匀得到黏稠浆液，将黏稠浆液注入模具中，并烘干成型。其中，修饰羟基磷灰石的制备：将孕烯醇酮、硫酸核糖霉素和羟基磷灰石加入无水乙醇中，搅拌混合溶解后，在60-90℃的温度下处理2-9h，最后在真空干燥箱中烘干得到修饰羟基磷灰石。孕烯醇酮和硫酸核糖霉素上的极性基团与羟基磷灰石中的离子相互吸引，紧紧地吸附于羟基磷灰石粒子表面，分子中其它亲水性的氧原子处于外侧，分子周围就变得容易与水结合，亲水性大大增强；孕烯醇酮和硫酸核糖霉素与羟基磷灰石粒子表面形成孔隙，由于亲水性基团的原因，可吸水中发生溶胀，从而增加吸湿性。吸附于羟基磷灰石粒子表面的孕烯醇酮和硫酸核糖霉素与纤维素之间由于氢键及空间作用，与锰负载改性活性炭纤维相互缠绕形成大量的孔结构，这些孔结构有利于空气的流通，降低空气净化材料的空气阻力。更优选地，羟基磷灰石的添加量为无水乙醇的1-5wt％，例如，2、2.5、3、3.5、4、4.5wt％。更优选地，孕烯醇酮的添加量为无水乙醇的5-20wt％，例如，6、8、10、12、15、18、19wt％。更优选地，硫酸核糖霉素的添加量为无水乙醇的5-20wt％，例如，6、8、10、12、15、16、18、19wt％。本专利技术由于采用了锰负载改性活性炭纤维、羟基磷灰石或修饰羟基磷灰石、纤维素，因而具有如下有益效果：对甲醛具有好的清除效果，甲醛的清除率至少达到了75％，对空气中的水分有良好的清除效果，吸湿性至少达到了5％，空气的流通性好，空气压力降最高在15.6kPa/g。因此，本专利技术是一种高甲醛清除效果、吸湿性好的、空气流通性好的除甲醛的空气净化材料。附图说明图1为改性前后活性炭纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锰负载改性活性炭纤维的制备方法，包括：将活性炭纤维浸泡在硝酸溶液中活化3-10h，过滤水洗干燥后，与三甲基秋水仙素酸共同加入盐酸溶液中，加入过硫酸铵，于5-15℃的温度下反应3-6h后过滤干燥得到改性活性炭纤维，将改性活性炭纤维浸渍于高锰酸钾溶液中1-6h后过滤干燥得到锰负载改性活性炭纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种锰负载改性活性炭纤维的制备方法，包括：将活性炭纤维浸泡在硝酸溶液中活化3-10h，过滤水洗干燥后，与三甲基秋水仙素酸共同加入盐酸溶液中，加入过硫酸铵，于5-15℃的温度下反应3-6h后过滤干燥得到改性活性炭纤维，将改性活性炭纤维浸渍于高锰酸钾溶液中1-6h后过滤干燥得到锰负载改性活性炭纤维。


2.根据权利要求1所述的一种锰负载改性活性炭纤维的制备方法，其特征是：所述三甲基秋水仙素酸的添加量为盐酸溶液的3-12wt％。


3.根据权利要求1所述的一种锰负载改性活性炭纤维的制备方法，其特征是：所述活化活性炭纤维的添加量为盐酸溶液的1-5wt％。


4.权利要求1-3任一所述方法制备得到的改性活性炭纤维或锰负载改性活性炭纤维。


5.权利要求4所述的改性活性炭纤维或...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：嘉兴市爵拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33