一種能吸附甲醛的粉煤灰及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能吸附甲醛的粉煤灰的制備方法，采用粉煤灰作為吸附材料，所述方法包括：1)通過表面活性劑對(duì)所述粉煤灰進(jìn)行改性，先攪拌后再浸泡；2)用甲醛捕捉劑對(duì)步驟1)得到的產(chǎn)物行負(fù)載處理，浸泡；3)常溫干燥去除大部分水，再進(jìn)行冷凍干燥，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。本發(fā)明制得的改性粉煤灰可以更深層次解決困擾室內(nèi)空氣中甲醛釋放問題，保障人體健康，同時(shí)反應(yīng)后的粉煤灰可以作為肥料，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
【專利說明】-種能吸附甲醛的粉煤灰及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種消除甲醛的材料的制備方法，特別涉及一種能消除甲醛的粉煤灰 的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛是一種全身性毒物，它會(huì)降低機(jī)體各個(gè)器官的抗氧化能力，從而導(dǎo)致器官的 氧化損傷，并且濃度越高損傷越嚴(yán)重。室內(nèi)的甲醛污染主要來源于家具、建筑來源、織物、木 制品填料、化妝品、清潔劑和個(gè)人用品等。目前，國內(nèi)外采取了多種方法來治理室內(nèi)甲醛的 污染，這些凈化技術(shù)總結(jié)起來主要有：吸附技術(shù)、光催化技術(shù)、空氣負(fù)離子技術(shù)、化學(xué)中和技 術(shù)、臭氧氧化技術(shù)、生物技術(shù)、常溫催化氧化技術(shù)、材料封閉技術(shù)等。這些技術(shù)中各有各的優(yōu) 點(diǎn)，如光催化技術(shù)能降解室內(nèi)甲醛，但由于其在室內(nèi)，能產(chǎn)生光催化作用的光較少，效果有 限；采用負(fù)離子技術(shù)和臭氧技術(shù)也是不錯(cuò)的方法，但是要使空氣中產(chǎn)生合適量的負(fù)離子或 臭氧是需要合適的條件的；化學(xué)中和技術(shù)和常溫催化氧化是好的方法，在一般情況下就能 消除甲醛；利用生物技術(shù)是一種較好的方法，使用條件和產(chǎn)生的效果都較為有限；利用材 料封閉技術(shù)不能徹底的隔絕有害物，被減緩釋放有害物的持續(xù)時(shí)間會(huì)更久；而采用吸附技 術(shù)是當(dāng)前的主流凈化技術(shù)之一，它因較少受到其他使用的條件的影響，而被廣泛的應(yīng)用。
[0003] 常用的甲醛吸附劑一般是活性炭，而活性炭生產(chǎn)成本較高，且需要使用大量森林 資源或者煤炭資源，因此，尋求能有替代活性炭的甲醛吸附材料是有非常重要的意義。粉 煤灰是燃煤發(fā)電廠所排出的固體廢棄物。近年來，我國的粉煤灰的排放量以每年極快的速 度遞增。目前粉煤灰的利用率相對(duì)于其他的固體廢棄物較低，僅約為30%，而且主要用于 筑路建材、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。近年來，粉煤灰的綜合利用問題日益受到關(guān)注。因?yàn)榉勖夯抑泻?比較多的活性氧化鋁及氧化硅，故其具有一定的吸附能力，然而未被改性的粉煤灰的吸附 容量不高。因此，需對(duì)粉煤灰先進(jìn)行改性處理再對(duì)改性后的粉煤灰進(jìn)行吸附性能的研究， 使粉煤灰在廢水處理方面擁有更廣闊的應(yīng)用前景。我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，而且灰 渣排放量巨大，但目前綜合利用率低，并且主要用于建材，絕大部分廢棄堆放，不僅占用大 量耕地，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成威脅。因此開發(fā)粉煤灰的新用途，從根本上解決去粉煤灰的 環(huán)境污染問題是非常必要的。近幾年來，國內(nèi)外對(duì)粉煤灰應(yīng)用的研究重點(diǎn)大多是通過制備 吸附劑及催化劑來處理廢水污染。在廢氣處理方面，使用粉煤灰來處理NOSO 2和CO2等大 氣污染物。而目前對(duì)甲醛的吸附研究則報(bào)道較少，因此，研究不同方法改性后的粉煤灰對(duì) 空氣中存在的甲醛的去除效果和吸附特性，探討粉煤灰對(duì)甲醛的吸附以及脫附的機(jī)理，闡 述粉煤灰在室內(nèi)污染物去除方面的應(yīng)用前途，從而為粉煤灰的綜合利用提供了一種新途 徑。當(dāng)前文獻(xiàn)中關(guān)于吸附甲醛的粉煤灰的制備方法有以下幾種類型，1)鈉型改性粉煤灰； 2)鈣型改性粉煤灰；3)鐵型改性粉煤灰；4)ZnCl 2改性粉煤灰。他們的共同特點(diǎn)是采用不 同的物質(zhì)對(duì)粉煤灰進(jìn)行簡單的處理，如浸泡、酸堿處理等方法，這種處理后的粉煤灰的對(duì)甲 醛的吸附活性有所改善，但本質(zhì)上還是對(duì)甲醛的簡單吸附，沒有涉及利用化學(xué)反應(yīng)徹底消 除。CN101940909A公開了一種高效生態(tài)型無機(jī)甲醛吸附材料及其制備方法，并具體公開了 以硅鋁酸鹽聚合物為主要成分，由無定形態(tài)和晶體態(tài)無機(jī)組分組成，具有三維網(wǎng)狀多孔凝 膠結(jié)構(gòu)和膠凝特性，其中，所述的無定形態(tài)成分是由硅氧四面體與鋁氧四面體發(fā)生縮聚反 應(yīng)形成的以-O-Si-O-Al-O-為骨架的無機(jī)大分子聚合物，其化學(xué)組成為SiO 2 :45?50wt %， Al2O3 :35?45wt%，Na20 :為10?15%;所述的晶體態(tài)成分包含選自下列中的至少一種：石 英、莫萊石和長石。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中較少的涉及吸附甲醛的粉煤灰的問題，尤其是沒有利用化學(xué)改性 處理粉煤灰進(jìn)行甲醛吸附的問題，本發(fā)明提出一種能吸附甲醛的粉煤灰的制備方法。
[0005] -種能吸附甲醛的粉煤灰的制備方法，采用粉煤灰作為吸附材料，所述方法包 括：
[0006] 1)通過表面活性劑N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉，二者質(zhì)量比 例關(guān)系為3:1，對(duì)所述粉煤灰進(jìn)行改性，先攪拌后再浸泡0. 5小時(shí)；
[0007] 2)用甲醛捕捉劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇對(duì)步驟1)得到的產(chǎn)物行負(fù)載處理，浸 泡1. 5小時(shí)；
[0008] 3)常溫干燥去除大部分水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，其中常溫干 燥溫度不超過35°C，冷凍干燥溫度不高于室溫；常溫干燥5-6小時(shí)，冷凍干燥1-2小時(shí)，制 備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0009] 其中所述粉煤灰選自電廠或燃煤裝置的固體廢棄物中的一種或兩種。
[0010] 其中步驟1)中所述的表面活性劑用量是所處理的活性炭用量的5-lOwt%，優(yōu)選 7_9wt% 〇
[0011] 其中步驟2)中所述的甲醛捕捉劑用量是所處理的活性炭重量的7-llwt%，優(yōu)選 8-lOwt%。
[0012] 本發(fā)明是從粉煤灰的表面活性劑改性出發(fā)，通過在研磨得到部分破壁的粉煤灰顆 粒內(nèi)外表面進(jìn)行高分子表面活性劑的包覆作用，得到一種可負(fù)載的界面。由于粉煤灰自身 對(duì)甲醛有吸附作用，但這種吸附極易達(dá)到吸附平衡。
[0013] 本發(fā)明選用具有一定吸附能力的粉煤灰作為載體，通過表面活性劑的改性活化 后，負(fù)載低分子量易降解的無機(jī)堿、有機(jī)堿或聚合物型甲醛捕捉劑，制備具有消除甲醛的活 化負(fù)載粉煤灰，用于吸附室內(nèi)空氣中的污染物甲醛。與活性炭相比，該種負(fù)載粉煤灰不僅僅 具有價(jià)格便宜，深度利用固體廢棄物，節(jié)約了資源，更關(guān)鍵的是它能夠深層次的除甲醛。在 一個(gè)室內(nèi)污染的環(huán)境中，活性炭容易達(dá)到吸附平衡，一旦達(dá)到吸附平衡之后，活性炭不能再 吸附甲醛，同時(shí)也沒有明確的提示需更換新的活性炭或它需要再生活化的準(zhǔn)確時(shí)間。而改 性活化的粉煤灰負(fù)載了甲醛捕捉劑，吸附過來的甲醛與甲醛捕捉劑反應(yīng)后，在粉煤灰的周 圍會(huì)一直存在一個(gè)甲醛的低濃度區(qū)域，從而在空氣中制造出甲醛的濃度梯度，高濃度區(qū)域 的甲醛會(huì)自發(fā)擴(kuò)散過來，并繼續(xù)與甲醛捕捉劑反應(yīng)。這種機(jī)理會(huì)讓室內(nèi)空氣中的甲醛不斷 的被消除，直至甲醛捕捉劑全部反應(yīng)完畢。由于負(fù)載低分子聚合物型甲醛捕捉劑的粉煤灰 在與甲醛反應(yīng)后會(huì)使粉煤灰硬化板結(jié)，所以可以根據(jù)粉煤灰粉料包的柔軟程度而確定是否 需要更換，這樣便于保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量。同時(shí)與甲醛反應(yīng)后的甲醛捕捉劑可以作為一種 易降解的植物肥料，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。對(duì)于使用光催化消除甲醛的方法，因?yàn)槭覂?nèi) 場所，通常較少有紫外光催化，因此在使用上存在著問題，本發(fā)明采用的對(duì)甲醛的吸附消除 反應(yīng)在室內(nèi)條件下就可以很快完成，不需要其他附加條件。
[0014] 本發(fā)明一方面是對(duì)粉煤灰的深度綜合利用的一種新的嘗試，處理了固體廢棄物， 節(jié)約了活性炭資源，保護(hù)了環(huán)境；另一方面室內(nèi)甲醛的釋放方式是長期的、緩慢的，活性炭 在一定時(shí)間內(nèi)吸附達(dá)到平衡后，很難繼續(xù)消除空氣中的甲醛。負(fù)載甲醛捕捉劑的粉煤灰則 是把吸附過來的甲醛反應(yīng)掉，消除甲醛徹底，可以長時(shí)間的消除甲醛，直至甲醛捕捉劑消耗 完畢。而且容易通過判斷粉煤灰包的柔軟程度確定甲醛捕捉劑是否反應(yīng)完全，所以便于更 換粉煤灰包，能長期保持室內(nèi)空氣的質(zhì)量。因此負(fù)載后的粉煤灰可以更深層次解決困擾室 內(nèi)空氣中甲醛釋放問題，保障人體健康，同時(shí)反應(yīng)后的粉煤灰可以作為肥料，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生 二次污染，因此改性負(fù)載活化粉煤灰及其吸附甲醛的機(jī)理研究具有重要的理論意義與應(yīng)用 價(jià)值。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】,對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如 下實(shí)施例僅是用以理解本發(fā)明，而不能限制本申請(qǐng)，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征 可以相互組合，本申請(qǐng)可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0016] 實(shí)施例1
[0017] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過5g表面活性劑N，N-二甲基癸酰 胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉對(duì)所述原料進(jìn)行改性，其中N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇 琥珀酸雙酯磺酸鈉二者之比是3:1 ;先攪拌后再浸泡0. 5小時(shí)，再用7g甲醛捕捉劑2-氨 基-2-甲基-1-丙醇對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分 水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷 凍干燥1小時(shí)，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0018] 實(shí)施例2
[0019] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過8g表面活性劑N，N-二甲基癸酰 胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉對(duì)所述原料進(jìn)行改性，其中N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇 琥珀酸雙酯磺酸鈉二者之比是3:1 ;先攪拌后再浸泡0. 5小時(shí)，再用9g甲醛捕捉劑2-氨 基-2-甲基-1-丙醇對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分 水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷 凍干燥1小時(shí)，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0020] 實(shí)施例3
[0021] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過IOg表面活性劑N，N-二甲基癸酰 胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉對(duì)所述原料進(jìn)行改性，其中N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇琥 珀酸雙酯磺酸鈉二者之比是3:1 ;先攪拌后再浸泡0.5小時(shí)，再用Ilg甲醛捕捉劑2-氨 基-2-甲基-1-丙醇對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分 水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷 凍干燥1小時(shí)，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0022] 對(duì)比例1
[0023] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過IOg表面活性劑辛基酚聚氧乙烯 醚對(duì)所述原料進(jìn)行改性；先攪拌后再浸泡0. 5小時(shí)，再用Ilg甲醛捕捉劑2-氨基-2-甲 基-1-丙醇對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分水，使其 含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷凍干燥1 小時(shí)，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0024] 對(duì)比例2
[0025] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過IOg表面活性劑N，N-二甲基癸酰 胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉對(duì)所述原料進(jìn)行改性，其中N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇琥 珀酸雙酯磺酸鈉二者之比是3:1 ;先攪拌后再浸泡0. 5小時(shí)，再用Ilg甲醛捕捉劑氫氧化鈉 對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分水，使其含水率低于 30 %，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷凍干燥1小時(shí)，制備 得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0026] 對(duì)比例3
[0027] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過IOg表面活性劑N，N-二甲基癸酰 胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉對(duì)所述原料進(jìn)行改性，其中N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇琥 珀酸雙酯磺酸鈉二者之比是2:1 ;先攪拌后再浸泡0.5小時(shí)，再用Ilg甲醛捕捉劑2-氨 基-2-甲基-1-丙醇對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分 水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷 凍干燥1小時(shí)，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0028] 對(duì)比例4
[0029] 取電廠或燃煤裝置的固體廢棄物100克，通過IOg表面活性劑N，N-二甲基癸酰 胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉對(duì)所述原料進(jìn)行改性，其中N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇琥 珀酸雙酯磺酸鈉二者之比是4:1 ;先攪拌后再浸泡0.5小時(shí)，再用Ilg甲醛捕捉劑2-氨 基-2-甲基-1-丙醇對(duì)上述得到的產(chǎn)物進(jìn)行負(fù)載處理，浸泡1. 5小時(shí)；20°C干燥去除大部分 水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，冷凍干燥溫度不高于室溫，常溫干燥5小時(shí)，冷 凍干燥1小時(shí)，制備得到能吸附甲醛的粉煤灰。
[0030] 對(duì)實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-4制得的改性粉煤灰產(chǎn)品進(jìn)行性能測試。方法是制備一 個(gè)含一定濃度甲醛的環(huán)境，然后用一定質(zhì)量的粉煤灰去消除，按國家標(biāo)準(zhǔn)檢測剩下甲醛的 量，計(jì)算出被消除甲醛的量。
[0031] 具體操作方式如下：將Ig或2g粉體放入一個(gè)500ml的密閉空間中，注入0.41yg 的甲醛。靜置24小時(shí)候?qū)⒚荛]空間內(nèi)氣體抽出，通入乙酰丙酮和乙酸銨的混合溶液中， 60°C恒溫水浴加熱15分鐘待溶液變色后測紫外一可見光譜，得到樣品的吸光度。然后根據(jù) 回歸方程可以算出樣品中所含的剩余的甲醛量，從而得出被吸附的甲醛含量。（測試方法與 過程依據(jù)GB/T 15516-1995空氣質(zhì)量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法）
[0032] 表不同重量的活性炭的甲醛吸附量（24小時(shí)）
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種能吸附甲醛的粉煤灰的制備方法，其特征在于采用粉煤灰作為吸附材料，所述 方法包括： 1) 通過表面活性劑N，N-二甲基癸酰胺和雙辛醇琥珀酸雙酯磺酸鈉，二者質(zhì)量比例關(guān) 系為3:1，對(duì)所述粉煤灰進(jìn)行改性，先攪拌后再浸泡0. 5小時(shí)； 2) 用甲醛捕捉劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇對(duì)步驟1)得到的產(chǎn)物行負(fù)載處理，浸泡1. 5 小時(shí)； 3) 常溫干燥去除大部分水，使其含水率低于30%，再進(jìn)行冷凍干燥，其中常溫干燥溫 度不超過35°C，冷凍干燥溫度不高于室溫；常溫干燥5-6小時(shí)，冷凍干燥1-2小時(shí)，制備得 到能吸附甲醛的粉煤灰； 其中所述粉煤灰選自電廠或燃煤裝置的固體廢棄物中的一種或兩種； 其中步驟1)中所述的表面活性劑用量是所處理的活性炭用量的5-lOwt%，優(yōu)選 7- 9wt% ； 其中步驟2)中所述的甲醛捕捉劑用量是所處理的活性炭重量的7-llwt%，優(yōu)選 8- lOwt%。
【文檔編號(hào)】B01J20/22GK104353425SQ201410713303
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】萬祥龍, 張啟明, 都方志, 閔凡飛 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)