一种净化空气的分子筛及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种净化空气的分子筛及其制备方法，属于净化空气分子筛领域。所述净化空气的分子筛的制备方法，由以下步骤组成：碳纤维预处理、前驱液制备、成型、后处理。本发明专利技术的净化空气的分子筛能够在大风速、高温、高湿环境下，实现对空气中有害污染物的有效吸附及降解处理；同时，有效提升分子筛在大风速、高温、高湿环境下的工作稳定性，提高分子筛的有效使用寿命。用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种净化空气的分子筛及其制备方法


[0001]本专利技术涉及净化空气分子筛领域，尤其是涉及一种净化空气的分子筛及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的高速发展和人民生活水平的稳步提高，由房地产业和建筑业带动的装修行业得到了空前的发展。但是，由装修或装饰材料而造成的室内空气甲醛污染问题非常严重，人们的日常生活和健康都受到了很大的影响，该问题越来越受到关注。
[0003]现有的室内装饰装修材料调查表明：家居装修中超过75%的装修材料会引起空气污染，进而引发一系列的疾病，严重危害人们的健康。室内空气环境中，污染物主要包括有甲醛、氨、苯系物、TVOC等。其中，甲醛是最主要的污染物质，具有很强的致畸性和致癌性，对人类健康危害较大。有研究表明，短期接触甲醛会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起头晕、眼睛刺痛、呼吸不畅、哮喘等过敏反应；长期接触低剂量甲醛会增加鼻咽癌、白血病和死亡的可能性，同时还可能导致人体的免疫功能异常、嗅觉异常、肺功能异常、肝功能异常等。
[0004]夏季是室内空气污染的高峰期，随着室内温度及湿度的升高，各种建筑材料和家具中的有害污染物的释放量也大幅增加。现有技术中室内的净化空气方法主要有：通风换气法、植物净化法、吸附法和催化法。其中，通风换气法、植物净化法效率较低。吸附法主要采用活性炭对空气中的有害污染物及异味进行吸附，其虽然可以一定程度上消除空气异味，但对于空气中有害污染物（如甲醛等）的吸附效率低，且易于脱附，形成二次污染。催化法主要为光催化降解法，其采用二氧化钛分子筛等活性材料，利用分子筛比表面积大、孔径均匀、孔道多的特性，对空气中的有害污染物进行有效吸附后，再对吸附的有害污染物进行降解，实现净化空气的作用。催化法具有降解能力强、降解条件温和、净化空气效率高等特点，因此在净化空气领域中表现出广阔的应用前景。
[0005]但是，为保证理想的空气净化效果，现有催化法所采用的分子筛材料，需要与贵金属（如铂、银等）结合，两者配合进行空气的净化处理。专利技术人经研究发现，现有采用铂金属为活性物质的分子筛材料，铂金属的负载量一般需达到4
‑
10wt%才能够实现应有的空气净化效果，综合成本高昂，净化空气的经济性差。
[0006]同时，现有技术中还公开有采用非贵金属与分子筛材料结合进行空气净化的技术情报。但是专利技术人经研究发现，其虽然能够在常温环境、低风速条件下实现较好的净化空气效果。但是近年来随着室内空气净化设备技术的革新，室内空气净化设备的风速和风量明显提升，现有的净化空气分子筛虽然能够在低风速（1
‑
3m/s）条件下取得较好的空气净化效果，但通过分子筛的气体流速超过5m/s时，分子筛对空气中有害污染物的处理能力出现显著下降。进一步的，在高温、高湿环境下，有害污染物的释放量会大幅提升，但是专利技术人经研究发现，现有的净化空气分子筛在温度超过28℃，相对湿度超过55%时，分子筛对空气中有害污染物的处理能力也出现显著下降，无法在大风速（风速超过5m/s）、高温（温度超过28℃）、高湿环境（相对湿度超过55%）环境下，实现对空气中有害污染物的有效吸附及降解处
理。
[0007]进一步的，专利技术人还发现，在大风速、高温、高湿环境下，净化空气的分子筛在空气净化过程中的稳定性不理想，长时间连续工作中对空气中有害污染物的处理效果衰退明显，有效使用寿命短。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种净化空气的分子筛及其制备方法，无需采用贵金属活性物质，能够在大风速（风速超过5m/s）、高温（温度超过28℃）、高湿（相对湿度超过55%）环境下，实现对空气中有害污染物的有效吸附及降解处理；同时，有效提升分子筛在大风速、高温、高湿环境下的工作稳定性，提高分子筛的有效使用寿命。
[0009]为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种净化空气的分子筛及其制备方法，由以下步骤组成：碳纤维预处理、前驱液制备、成型、后处理。
[0010]所述碳纤维预处理，由以下步骤组成：一次处理、二次处理。
[0011]所述一次处理，将碳纤维投入至5
‑
6倍体积的一次改性液中，升温至40
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50℃，保温回流搅拌1
‑
3h后，滤出；经4
‑
6倍体积的去离子水洗涤后，置于真空干燥箱内，控制真空度为0.05
‑
0.07MPa，75
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85℃干燥至恒重，制得一次处理物。
[0012]所述一次处理中，一次改性液为硅烷偶联剂kH
‑
550的去离子水溶液。一次改性液中，硅烷偶联剂kH
‑
550的浓度为2
‑
2.5wt%。
[0013]所述二次处理，将一次处理物投入至4
‑
5倍体积的二次改性液中，搅拌条件下，升温至35
‑
40℃，保温搅拌40
‑
60min；抽真空至真空度为0.08
‑
0.09MPa，保持真空并搅拌20
‑
30min，破真空恢复至常压；然后以0.5
‑
0.6MPa/min的加压速率，加压至4
‑
4.5MPa，保持压力20
‑
30min后，泄压恢复至常压；滤出固体物，固体物经4
‑
5倍体积的去离子水淋洗后，转入至煅烧炉内，在氮气保护下，升温至420
‑
430℃，保温40
‑
60min，自然冷却，制得改性碳纤维。
[0014]所述二次处理中，二次改性液由以下组分组成：正丙醇、硅酸四乙酯、硝酸异辛酯、羟丙基纤维素、海藻酸钠。
[0015]所述正丙醇、硅酸四乙酯、硝酸异辛酯、羟丙基纤维素、海藻酸钠的重量份比值为50
‑
60:10
‑
12:6
‑
7:0.3
‑
0.35:0.03
‑
0.04。
[0016]所述前驱液制备，将纳米二氧化钛、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、模板剂P123、羧甲基纤维素CMC投入至去离子水中，超声分散均匀，500
‑
600rpm搅拌10
‑
20min；继续投入硝酸镧、硝酸钕、氯化铁、改性碳纤维，超声分散均匀，500
‑
600rpm搅拌15
‑
30min，制得前驱液。
[0017]所述前驱液制备中，纳米二氧化钛、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、模板剂P123、羧甲基纤维素CMC、硝酸镧、硝酸钕、氯化铁、改性碳纤维、去离子水的重量份比值为40
‑
50:3
‑
4:1
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1.5:20
‑
25:0.5
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0.8:12
‑
15:12
‑
15:5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种净化空气的分子筛的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：碳纤维预处理、前驱液制备、成型、后处理；所述碳纤维预处理，由以下步骤组成：一次处理、二次处理；所述一次处理，将碳纤维投入至一次改性液中，升温至40
‑
50℃，保温回流搅拌后，滤出；经去离子水洗涤、干燥，制得一次处理物；所述一次处理中，一次改性液为硅烷偶联剂kH
‑
550的去离子水溶液；所述二次处理，将一次处理物投入至二次改性液中，搅拌条件下，升温至35
‑
40℃，保温搅拌；抽真空，保持真空并搅拌，破真空恢复至常压；然后加压至4
‑
4.5MPa，保持压力，泄压恢复至常压；滤出固体物，固体物经去离子水淋洗后，在氮气保护下，升温至420
‑
430℃，保温，自然冷却，制得改性碳纤维；所述二次处理中，二次改性液由以下组分组成：正丙醇、硅酸四乙酯、硝酸异辛酯、羟丙基纤维素、海藻酸钠；所述前驱液制备，将纳米二氧化钛、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、模板剂P123、羧甲基纤维素CMC投入至去离子水中，超声分散均匀，快速搅拌；继续投入硝酸镧、硝酸钕、氯化铁、改性碳纤维，超声分散均匀，快速搅拌，制得前驱液；所述成型，前驱液经水热反应、焙烧，制得焙烧物，焙烧物经压片、粉碎后，造粒成型为颗粒物；所述后处理，颗粒物经一次微波辐射处理、二次微波辐射处理，制得净化空气的分子筛；所述后处理中，一次微波辐射处理的功率密度为20
‑
30kW/m3，二次微波辐射处理的功率密度为50
‑
60kW/m3。2.根据权利要求1所述的净化空气的分子筛的制备方法，其特征在于，所述一次处理中，碳纤维与一次改性液的体积比为1:5
‑
6；一次改性液中，硅烷偶联剂kH
‑
550的浓度为2
‑
2.5wt%；碳纤维的长度为8
‑
10mm，直径为7
‑
8μm。3.根据权利要求1所述的净化空气的分子筛的制备方法，其特征在于，所述二次处理中，一次处理物与二次改性液的体积比为1:4
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5；加压至4
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4.5MPa的加压速率为0.5
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0.6MPa/min。4.根据权利要求1所述的净化空气的分子筛的制备方法，其特征在于，所述二次处理中，所述二次改性液中，正丙醇、硅酸四乙酯、硝酸异辛酯、羟丙基纤维素、海藻酸钠的重量份比值为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹兴磊，马福军，李超，
申请(专利权)人：山东恒昌圣诚化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：