一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣凈化材料及其制備方法，特別是涉及一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]甲醛是一種無(wú)色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，能與人體內(nèi)的蛋白結(jié)合，使其變性，破壞健康細(xì)胞，長(zhǎng)時(shí)間處于低濃度甲醛環(huán)境中可引起胸悶、哮喘、呼吸困難、肺氣腫、白血病、甚至癌變，人體一旦吸入高濃度甲醛后會(huì)出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)的嚴(yán)重刺激和水腫、眼刺痛、頭痛等不良反應(yīng)，對(duì)人們的健康造成嚴(yán)重影響，嚴(yán)重的會(huì)危及生命。室內(nèi)空氣甲醛污染主要來(lái)源于裝飾材料中的膠黏劑、涂料、油漆及室內(nèi)陳列、生活用品，例如:家具、化纖地毯、泡沫塑料等，其甲醛的釋放周期一般都在5?15年，甚至更久。因此研制高效、環(huán)保、無(wú)二次污染的空氣凈化材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn):文獻(xiàn)公開了一種具有除甲醛功能的纖維材料，所述纖維材料是以陽(yáng)離子交換纖維為基體材料，以所述纖維材料的總體質(zhì)量為100%計(jì)，其中各組分及質(zhì)量百分含量如下:陽(yáng)離子交換纖維24.8 %?88.95 %，表面活性劑0.05%?0.2 %，高分子有機(jī)胺類化合物11%?75%。該去除甲醛材料在應(yīng)用過(guò)程中容易受到使用環(huán)境溫度、濕度等諸多外界因素的影響，產(chǎn)生游離的氨揮發(fā)到空氣中，引入新的污染物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料及其制備方法。植物纖維中含有的纖維素纖維含有大量的細(xì)胞腔，細(xì)胞腔間壁含有紋孔等通道，通過(guò)高速攪拌產(chǎn)生的剪切力、細(xì)胞腔內(nèi)外壓差及細(xì)胞腔內(nèi)外溶液的濃度差，使活性組分粒子通過(guò)纖維端口和紋孔滲透，擴(kuò)散到胞腔中，然后采用穩(wěn)定助劑將填充的活性組分粒子穩(wěn)定在細(xì)胞腔內(nèi)壁上，從而制得常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。所述的去除甲醛的常溫催化氧化植物纖維材料，可以將氣體污染物甲醛催化氧化而轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水和二氧化碳，不受外界應(yīng)用環(huán)境的影響，沒(méi)有二次污染，對(duì)甲醛的凈化容量大，凈化效率快。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]—種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料的制備方法，采用物理胞腔填充法將活性組分粒子經(jīng)攪拌、疏散、浸漬，填充到預(yù)處理過(guò)的植物纖維中細(xì)胞腔的內(nèi)壁上，制得常溫催化氧化甲醛的植物纖維材料。
[0007]進(jìn)一步地，在上述制備方法中，所述的植物纖維為活性組分的載體，其主要成分為漂白針葉木漿、漂白闊葉木漿、草漿、竹漿、棉漿中的一種或其中幾種的組合。
[0008]進(jìn)一步地，在上述制備方法中，所述的活性組分為納米二氧化猛粉體。
[0009]本發(fā)明提供了一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010]第一步、植物纖維預(yù)處理:稱取一定量的絕干植物纖維，用打漿機(jī)進(jìn)行疏解和輕度打漿；
[0011]第二步、活性組分填料制備:將一定量的活性組分粒子分散在硫酸鋁水溶液中，攪摔，制得填料懸浮液；
[0012]第三步、植物纖維載體的制備:將第一步中配備好的漿料分散在的硫酸鋁的水溶液中，分散均勻后，將打漿酶添加到分散的漿液中，繼續(xù)攪拌、分散；
[0013]第四步、活性組分的負(fù)載:將第三步中制備好的植物纖維載體加入到活性組分填料懸浮液中，繼續(xù)攪拌，然后向其中添加穩(wěn)定助劑，繼續(xù)對(duì)混合楽料處理3?5h。
[0014]第五步、植物纖維材料的后處理:用蒸餾水充分洗滌填充處理后的植物纖維，再用硫酸鋁溶液洗滌，最后用清水沖洗，烘干，即得到常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。
[0015]進(jìn)一步地，在上述制備方法中，優(yōu)選地，包括如下步驟:
[0016]第一步、植物纖維預(yù)處理:稱取一定量的絕干植物纖維，用打漿機(jī)進(jìn)行疏解和輕度打漿，控制打漿度在15?65° SR，備用。其中打漿度優(yōu)選25-45° SR。
[0017]第二步、活性組分填料制備:將一定量的活性組分粒子納米級(jí)二氧化錳粉體(活性組分與絕干植物纖維載體質(zhì)量比1.5?4.5:1)分散在0.05?0.35g/L硫酸鋁水溶液中，控制活性組分粒子的質(zhì)量濃度10?50g/L，在轉(zhuǎn)速500?1500r/min的條件下攪拌，制得填料懸浮液，其中，活性組分與絕干植物纖維載體質(zhì)量比優(yōu)選為2.1-3.8:1。
[0018]第三步、植物纖維載體的制備:將第一步中配備好的漿料分散在0.05?0.35g/L的硫酸鋁的水溶液中，植物纖維質(zhì)量濃度控制在5?35g/L的范圍內(nèi)，在轉(zhuǎn)速為500?1500r/min的條件下分散1min后，按打楽酶與絕干植物纖維質(zhì)量比為0.1?1.5mL:1kg將打楽酶添加到分散的楽液中，繼續(xù)攪拌、分散20?60min。
[0019]第四步、活性組分的負(fù)載:將第三步中制備好的植物纖維載體加入到活性組分填料懸浮液中，提高攪拌速度至1800?3200r/min，繼續(xù)攪拌，分散25?45min，然后降低攪拌速度350?850r/min，并向其中添加穩(wěn)定助劑，繼續(xù)對(duì)混合楽料處理3?5h。
[0020]第五步、植物纖維納米材料的后處理:用蒸餾水充分洗滌填充處理后的植物纖維，再用硫酸鋁溶液洗滌I?3h，最后用清水沖洗，直至PH為6?8，在50?105 °C條件下烘干，即得到常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。其中，烘干溫度優(yōu)選為70?90°C。
[0021]進(jìn)一步地，在上述制備方法中，第一步中應(yīng)用到的植物纖維長(zhǎng)度要控制在0.10?4.15mm的范圍內(nèi)。
[0022]進(jìn)一步地，在上述制備方法中，第四步中應(yīng)用到穩(wěn)定劑其組分為聚乙稀亞氨(PEI)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(ΡΕ0)、改性淀粉中的一種或其組合。穩(wěn)定助劑與絕干植物纖維質(zhì)量比為2?8mg: lg。
[0023]本發(fā)明提供上述述制備方法得到的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。
[0024]發(fā)明有益效果
[0025]1、本發(fā)明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料，其應(yīng)用形式可以是絮狀、添加到無(wú)紡布中、或是加工成紙、布等形式，直接黏貼或放置在家具，家電，汽車駕駛室的隱蔽處，可以做成工藝品擺放在家中，可以直接制作為空氣凈化器的濾芯材料，應(yīng)用形式靈活多樣。
[0026]2、本發(fā)明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料，將納米級(jí)活性組分填充到植物纖維細(xì)胞腔內(nèi)壁上，大幅度的提升凈化材料本身的比表面積，增加了室內(nèi)氣態(tài)污染物與活性組分的接觸面積及碰撞概率，因而甲醛的去除速度快、凈化效率高。
[0027]3、本發(fā)明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料，是將室內(nèi)氣體污染物在凈化材料的催化氧化作用下將甲醛常溫轉(zhuǎn)化成無(wú)害的水和二氧化碳，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
[0028]4、本發(fā)明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料對(duì)甲醛的穿透容量能夠達(dá)到5.76mg/g，活性組分的填充度能夠達(dá)到0.25g/go
[0029]5、本發(fā)明制備常溫催化氧化甲醛植物纖維材料的方法，制備工藝簡(jiǎn)單、低能耗、成本低。應(yīng)用到的原材料及制備過(guò)程采用的化學(xué)助劑性能穩(wěn)定，可以循環(huán)利用，不會(huì)造成環(huán)境污染。
[0030]6、本發(fā)明常溫催化氧化甲醛植物纖維材料制備工藝中添加了打漿酶，在植物纖維載體的制備過(guò)程中改變纖維細(xì)胞外壁的微觀結(jié)構(gòu)，使活性組分納米粒子更容易填充到纖維細(xì)胞腔內(nèi)，因而增加了有效組分在植物纖維細(xì)胞腔內(nèi)的填充度。同時(shí)，加快漿料的處理速度，提升漿料的處理效果，降低了生產(chǎn)工藝的能耗。
【具體實(shí)施方式】
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[0031]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施案例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施案例均以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施案例方式和具體的實(shí)施過(guò)程，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施案例。
[OO3 2 ] 本發(fā)明的常溫催化氧化植物纖維材料對(duì)甲醛的凈化性能評(píng)價(jià)在Φ 5mm、長(zhǎng)2 8 Omm直型石英反應(yīng)管反應(yīng)器中進(jìn)行，催化材料測(cè)試質(zhì)量為0.2g，甲醛動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的甲醛發(fā)生濃度為2.40?3.60??111，載氣為空氣。檢測(cè)試驗(yàn)在室內(nèi)溫度18?35°(:，相對(duì)濕度35?70%冊(cè)，常壓環(huán)境條件下進(jìn)行，反應(yīng)氣體積流量為500mL/min，由英國(guó)PPM公司htv-m記錄型甲醛檢測(cè)儀檢測(cè)出甲醛濃度并計(jì)算得到甲醛穿透容量。
[0033]甲醛穿透容量為Ig的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料凈化的甲醛氣體污染物的質(zhì)量。
[0034]本發(fā)明的常溫催化氧化植物纖維材料對(duì)活性組分粒子填充量的判定是將植物纖維材料樣品在105 °C條件下