專利名稱：甲醛捕收劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境凈化材料，特別涉及申醛捕收劑。
背景技術(shù)：
生活環(huán)境中的甲醛作為一種致癌物，已為大眾所了解，隨著生活水平提高，追求清潔環(huán)境，使用綠色無公害制品成為時尚。各類甲醛捕收劑也應(yīng)運而生。除使用活性炭外，常用聚氨等物質(zhì)組裝到價格昂貴的層狀材料或多孔人造合成材料中去形成甲醛捕收劑，例如1.日本特開2000-327400。
2.日本TAYCA株式會社制造甲醛捕收劑K-FRESH-ZA。
3.PHARM TECHIAPAN Val 12 No 12(1996)Intercalation of Drugs(Bactericide and Carcinostatic Agent)into Inorganic LayeredPhosphates。
4.日本特開平11-286899。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種廉價甲醛捕收劑，使該甲醛捕收劑在低成本的前提下，又具有良好的捕收甲醛功能。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種甲醛捕收劑的制備方法。
本發(fā)明使用天然鈉基膨潤土類層狀材料，或經(jīng)簡單加工的活性白土或天然沸石多孔材料。利用這類材料的層狀結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)將可以捕捉甲醛的物質(zhì)通過離子交換或吸附方式置于層間或孔隙間，當(dāng)這種材料于家裝底層材料或外涂層材料或人造木材粘結(jié)劑混合加工時，可以與甲醛(涂料、粘結(jié)劑等多余的甲醛)充分接觸，從而發(fā)揮捕收甲醛作用。
在堿性條件下，具有較弱氧化性的銅離子可以將甲醛類氧化成羧酸，特別在有Na+存在下甲酸可以與之反應(yīng)成為穩(wěn)定無害的甲酸鈉。
另外，甲醛與氨反應(yīng)脫水后生成六亞甲基四胺，俗稱優(yōu)洛托品，這是一種不遇強熱、強酸不會分解的有機化合物經(jīng)反復(fù)研究和實驗，本發(fā)明人將由Cu2+和NH3兩種物質(zhì)組成的[Cu(NH3)4]2+銅氨絡(luò)合離子，通過離子交換或吸附手段填充到鈉基膨潤土或活性白土的層間，填充到天然沸石的孔隙間形成一種新的甲醛捕收劑。實驗證明這種甲醛捕收劑效果不錯，價格便宜。這種捕收劑的粒度可以因載體粉末的粒度而定，捕收甲醛的效果直接與擔(dān)持銅氨離子多少和捕收劑粒度相關(guān)。捕收甲醛后生成的甲酸鈉和六亞甲基四胺均仍存在于層間化合物的層間，或多孔材料的孔隙中，不會影響環(huán)境。該甲醛捕收劑屬安全、穩(wěn)定、無害、無毒物質(zhì)。
本發(fā)明的甲醛捕收劑是在鈉基膨潤土、活性白土或沸石的層間或孔隙中填充有銅氨絡(luò)合離子，其中粉末狀的甲醛捕收劑中NH3/Cu2+的摩爾比為2～6，含銅量在1～5wt％；優(yōu)選含銅量在3wt％。
所述的粉末粒度≤200目，優(yōu)選平均粒徑1～3μm。
本發(fā)明的甲醛捕收劑的制備方法步驟為(1)將可溶性銅鹽溶解到水中，形成溶液，然后用氨水調(diào)整溶液pH值大于10，至全部銅離子轉(zhuǎn)化成銅氨絡(luò)合離子為止；(2)在攪拌中向步驟(1)的溶液中加入鈉基膨潤土、活性白土或天然沸石這類層狀化合物或多孔物質(zhì)，其粒度可根據(jù)需要而定，一般不大于200目，進行離子交換或吸附的時間一般不超過8小時。溶液中銅氨絡(luò)合離子濃度可以影響鈉基膨潤土、活性白土或天然沸石這類載體中銅氨絡(luò)合離子的填充量，一般說交換或吸附時間越長、溶液中銅氨絡(luò)合離子濃度越高，載體中填充的銅氨絡(luò)合離子越多。但并非成正比例關(guān)系。達到一定填充量后，載體趨于飽和。載體中銅氨絡(luò)合離子的承載量決定著捕收劑捕收甲醛的數(shù)量和效率。一般按銅含量多少計算，含銅量在1～5wt％，一般含量為3wt％即可。載體中攜帶氨數(shù)量以盡可能使銅離子以銅氨絡(luò)合離子方式進入載體層間或空隙中間，這就要求在離子交換或吸附操作前使溶液中NH+4/Cu+2摩爾比≥4。所述的銅氨絡(luò)合離子的填充方式是在液相中以離子交換或吸附方式完成。
(3)在步驟(2)離子交換或吸附過程完成后，進行固液分離，分離方式不限，分離后填充了銅氨絡(luò)合離子的固態(tài)微粉需要經(jīng)過自然干燥，或在溫度低于80℃下烘干，優(yōu)選自然風(fēng)干，可以保證銅氨絡(luò)合離子不被破壞或少受破壞。此外，甲醛捕收劑中含水量不大于1wt％，這有利于對氣態(tài)甲醛的捕收。
所述的銅鹽選自硫酸銅、氯化銅、硝酸銅中的一種或一種以上。
眾所周知甲醛常溫下呈氣態(tài)，但極易溶于水，當(dāng)用上述制備方法制備出的甲醛捕收劑與底層涂料混合進行涂料基底施工時，少量含水有利于甲醛吸收，有利于甲醛與層間或空隙間含有的銅氨絡(luò)合離子中的銅離子與氨對甲醛捕收反應(yīng)。再進行表層涂料施工時，這種做法可以增加銅氨絡(luò)合離子中的銅離子和氨與表層涂料的接觸面積，增加甲醛捕收效果。
銅氨絡(luò)合離子進入鈉基膨潤土、活性白土或天然沸石層間或孔隙中，是在堿性條件下實現(xiàn)的，這就為下面兩種捕收甲醛反應(yīng)提供了充分必要條件。
在以上制備環(huán)節(jié)中，值得提出干燥這一環(huán)節(jié)的重要性是因為[Cu(NH3)4]2+銅氨絡(luò)合離子有一定的穩(wěn)定性，其不穩(wěn)定常數(shù)為5.46×10-14，是相對較穩(wěn)定化合物，進入膨潤土、活性白土或天然沸石層間或孔隙間，其穩(wěn)定性有所提高。但仍不可加強熱，在強熱下氨會游離到環(huán)境中(這通常需要在500℃以上才會完全破壞)，這就是為什么最好在常溫下風(fēng)干的原因。但是本發(fā)明制備的捕收劑經(jīng)過300℃，0.5小時處理仍然保持相當(dāng)?shù)募兹┎妒漳芰?，而市場有機物的甲醛捕收劑經(jīng)過同樣條件下的熱處理會變黑失效。這也是本發(fā)明制備的這種甲醛捕收劑經(jīng)過500℃以下熱處理仍然具有相當(dāng)捕收甲醛能力的原因，這里除了NH3，銅離子在起作用。
本發(fā)明制備的甲醛捕收劑可以與涂料或脲醛樹脂混用，對多余甲醛捕收有一定效果，但存在顏色問題，可在無顏色要求條件下使用。
具體實施例方式
實施例1.
稱取硫酸銅7g，加200ml純水，全部溶解后，用25％氨水調(diào)整pH＝11，然后加入15g小于200目鈉基膨潤土，攪拌6小時，離心分離，收集固體物，自然干燥5天。產(chǎn)物送中國室內(nèi)裝飾協(xié)會，室內(nèi)環(huán)境檢測中心，檢測中心稱取10g捕收劑置于含甲醛濃度為2.27mg/m3，體積200L，環(huán)境中測定，該環(huán)境甲醛含量經(jīng)時變化，結(jié)果為4小時甲醛減少16.1％，8小時甲醛減少30.4％，24小時甲醛減少52.4％。
實施例2.
稱取硝酸銅7g，加100ml純水，全部溶解后，用25％氨水調(diào)整pH＝11，然后加入小于200目的天然沸石30g，超聲震蕩4小時，離心分離，收集固體物，自然干燥5天。稱取15g產(chǎn)物投入50ml純水中，再向其中加入0.5ml濃度為35.9％甲醛溶液，攪拌15分鐘，離心分離固體后取清液10ml，測定甲醛濃度為0。
實施例3.
稱取氯化銅15g，加300ml純水，全部溶解后，用25％氨水調(diào)整pH＝11，然后加入小于200目的活性白土60g，攪拌6小時，離心分離，收集固體物，70℃下烘干12小時。稱取15g產(chǎn)物投入50ml純水中，再向其中加入0.5ml濃度為35.9％甲醛溶液，攪拌15分鐘，離心分離固體后取清液10ml，測定甲醛濃度為0。
實施例4.
稱取氯化銅10g，加入300ml純水，全部溶解后，用25％氨水調(diào)整pH＝11，然后加入小于200目的活性白土100g，攪拌6小時，離心分離，收集固體物，自然干燥5天。稱取5g產(chǎn)物置入初始濃度為46mg/m3甲醛的5L干燥器中，然后測定干燥器內(nèi)氣體中甲醛濃度經(jīng)時變化，結(jié)果為1小時后，甲醛濃度為28.4mg/m3，4小時后甲醛濃度為18.2mg/m3，24小時后甲醛濃度為10.2mg/m3。
權(quán)利要求
1.一種甲醛捕收劑，其特征是所述的甲醛捕收劑是在鈉基膨潤土、活性白土或沸石的層間或孔隙中填充有銅氨絡(luò)合離子，其中粉末狀的甲醛捕收劑中NH3/Cu2+的摩爾比為2～6，含銅量在1～5wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛捕收劑，其特征是所述的含銅量在3wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛捕收劑，其特征是所述的粉末粒度≤200目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甲醛捕收劑，其特征是所述的粉末粒度平均粒徑1～3μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛捕收劑，其特征是所述的甲醛捕收劑中含水量不大于1wt％。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的甲醛捕收劑的制備方法，其特征是所述的方法步驟為(1)將可溶性銅鹽溶解到水中，形成溶液，然后用氨水調(diào)整溶液pH值大于10，至全部銅離子轉(zhuǎn)化成銅氨絡(luò)合離子為止，溶液中NH+4/Cu+2摩爾比≥4；(2)在攪拌中向步驟(1)的溶液中加入鈉基膨潤土、活性白土或天然沸石進行離子交換或吸附，直至固相中含銅量在1～5wt％；(3)在步驟(2)離子交換或吸附過程完成后，進行固液分離，干燥，得到甲醛捕收劑，其中粉末狀的甲醛捕收劑中NH3/Cu2+的摩爾比為2～6，含銅量在1～5wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的甲醛捕收劑中含水量不大于1wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的銅鹽選自硫酸銅、氯化銅、硝酸銅中的一種或一種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的鈉基膨潤土、活性白土或天然沸石的粒度不大于200目。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的進行離子交換或吸附的時間不超過8小時。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境凈化材料，特別涉及甲醛捕收劑。將銅氨絡(luò)合離子填充在鈉基膨潤土、活性白土或沸石的層間或孔隙中，在堿性條件下利用銅離子的氧化性將甲醛氧化成甲酸并最終以甲酸鈉方式，或利用氨與甲醛反應(yīng)，脫水后生成穩(wěn)定六亞甲基四胺方式的捕捉環(huán)境中的甲醛。
文檔編號C09D7/12GK1736517SQ20041000947
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者陳運法, 李自強, 葉樹峰, 吳鎮(zhèn)江, 張冬海, 謝裕生 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所