一种用于高汞行业车间的除汞壁纸及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于高汞行业车间的除汞壁纸及其制备方法，其特征在于：将盐酸多巴胺分散于去离子水中，搅拌均匀，在室温下反应完全，得到聚多巴胺水溶液；向所得聚多巴胺水溶液中加入海绵浸渍，得到浸渍混合物；将亚硒酸钠分散于所述浸渍混合物中，搅拌均匀，加入抗坏血酸，搅拌反应完全，取出处理后的海绵，干燥，得到负载纳米硒的海绵；再将无纺布包裹在海绵的表面，即得除汞壁纸；本发明利用海绵层附着经化学合成法制备的纳米硒,简单高效地开发了壁纸吸附气态汞的能力。本发明的除汞壁纸在Hg初始浓度为20000‑30000ng/m

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高汞行业车间的除汞壁纸，具体涉及一种含附着纳米硒海绵层的无纺布壁纸及其制备方法。

背景技术

汞(Hg，又称水银)，是剧毒元素，对人体危害巨大。史上著名的日本水俣病事件就是因为Hg中毒造成的。因此Hg成为优先控制的剧毒污染物。

Hg被广泛应用于各行各业，如化学工业，电器工业，冶金铸造，医疗行业，军事工业等行业。在许多涉Hg行业车间，Hg蒸气浓度很高，现今还缺乏有效的方法减少涉汞行业车间往大气中排放汞蒸气，不可避免地产生汞蒸气污染，严重危害了大气环境和人类健康。

因此，迫切需要研发新型吸附剂以高效、长期稳定地减少高汞车间中的Hg蒸气排放，保护大气环境和人类健康。

硒(Se)与Hg有超强的亲和力，相互反应可以形成溶解度极低的HgSe，因此Se也被用来修复环境中的Hg污染。同样的Se可望高效的吸收大气中存在的气态汞。

本发明拟基于Se与Hg的超强亲和力，发明一种含负载纳米硒海绵层的无纺布壁纸，该海绵附着了一定量的纳米硒，可用于除去气态汞。且该壁纸具有高度的透气性，可有效吸收厂房空气中的气态汞，以保障工人的身体健康，使其免遭汞蒸气毒害。

发明内容

本发明目的在于提供一种含附着纳米硒海绵层的无纺布壁纸及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于高汞行业车间的除汞壁纸的制备方法，其特征在于：

(1)将盐酸多巴胺分散于去离子水中，搅拌均匀，在室温下反应完全，得到聚多巴胺水溶液；所述盐酸多巴胺用量以所述的去离子水体积计为0.32～3.2g/L；

(2)向所得聚多巴胺水溶液中加入海绵浸渍，得到浸渍混合物；所述海绵体积以聚多巴胺水溶液的体积计为0.1～1.0dm³/L；

(3)将亚硒酸钠分散于所述浸渍混合物中，搅拌均匀，加入抗坏血酸，搅拌反应完全，取出处理后的海绵，干燥，得到负载纳米硒的海绵；再将无纺布包裹在在海绵的表面，即得除汞壁纸；所述亚硒酸钠用量以所述的聚多巴胺水溶液体积计为0.001～0.02mol/L，所述抗坏血酸用量以所述的聚多巴胺溶液体积计为0.002～0.04mol/L。

进一步，步骤(1)中，在室温下反应时间为4～6小时。

进一步，步骤(2)中，所述的海绵浸渍时间为3～6小时。

进一步，步骤(3)中，所述的搅拌反应时间为1～2小时。

进一步，步骤(2)或步骤(3)中，所述海绵为三聚氰胺-甲醛海绵，孔征为30～60ppi。

进一步，步骤(2)或步骤(3)中，所述海绵厚度为0.5～1cm。

进一步，步骤(3)中，所述无纺布为丙纶纺粘法无纺布，克重为30～80g/m³。

进一步，步骤(2)中，所述海绵以所述的聚多巴胺水溶液体积计为0.4dm³/L。

进一步，步骤(3)中，优选所述亚硒酸钠用量以所述的聚多巴胺水溶液体积计为0.005mol/L，优选所述抗坏血酸用量以所述的聚多巴胺水溶液体积计为0.01mol/L。

本发明所述所得负载纳米硒的海绵中纳米硒的体积负载量为0.2g/dm³～1g/dm³。

与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在：

①该方法是国内外首次制备负载纳米硒的海绵用于制造含负载纳米硒海绵层的无纺布壁纸，该方法具有更加高效、更加环保的优点；

②在汞蒸气初始浓度为20000-30000ng/m³时，该方法高效除汞效率为90％-95％左右，节约成本；

③目前市场上尚无成熟的除汞壁纸可供使用，该方法具有巨大的社会和经济效益。

具体实施方式

实施例1

负载纳米硒的海绵制备

(1)先将6.4g盐酸多巴胺分散于5L去离子水中，搅拌均匀，在25℃条件下用恒温磁力搅拌器搅拌反应6个小时，反应一段时间后，烧杯内的溶液由无色变为棕色再变为黑色，得到聚多巴胺水溶液；

(2)在得到12.5L的聚多巴胺水溶液后，加入2块长60cm，宽50cm，厚0.5cm的海绵和2块长50cm，宽40cm，厚0.5cm的海绵(海绵总体积为5dm³)，在25℃条件下浸渍1h，一段时间后，溶液由黑色变为棕色；

(3)将已加入海绵的1L聚多巴胺水溶液中加入亚硒酸钠晶体使得亚硒酸钠的初始摩尔量分别为0.001mol(0.174g)，0.003mol(0.522g)，0.005mol(0.87g)，用40w超声波处理30分钟使亚硒酸钠分散于聚多巴胺所形成的微环境，然后加入抗坏血酸使得抗坏血酸的初始摩尔量为0.002mol(0.352g)，0.006mol(1.056g),0.01mol(1.76g)反应1h，让纳米硒充分附着到海绵中，得化学法合成纳米硒负载海绵，可用肉眼明显观察到海绵表面有红色颗粒出现，说明化学法纳米硒已成功附着。

计算前后质量差得到纳米硒负载量分别为1.0g，3.0g，5.0g。其中纳米硒的粒径为257.3nm，负载纳米硒的海绵中纳米硒的体积负载量分别为0.2g/dm³(1.0/5)，0.6g/dm³(3.0/5)，1.0g/dm³(5.0/5)。

实施例2含负载纳米硒海绵层的无纺布壁纸制备

先裁剪出4块长60cm，宽50cm的克重为80g/m³的丙纶纺粘法无纺布，再裁剪出4块长50cm，宽40cm的克重为80g/m³的丙纶纺粘法无纺布，用双面胶带将无纺布贴到上述2块长60cm，宽50cm，厚0.5cm和2块长50cm，宽40cm，厚0.5cm的负载纳米硒海绵的两面，即得含纳米硒负载层的无纺布壁纸。

实施例3具体检测方式及去除汞蒸气效果评估：

先将2块长60cm，宽50cm，厚0.5cm和2块长50cm，宽40cm，厚0.5cm的含未负载纳米硒海绵的无纺布壁纸用胶水贴到初始浓度为20000ng/m³的长宽高分别为0.6m，0.5m，0.4m的玻璃箱四壁，再用测汞仪每隔1s时间持续测量10min时间内玻璃箱内汞蒸气浓度的变化情况，获得汞蒸气浓度随时间变化曲线L1，用Microcal>L1，该面积即为10min内的长宽高分别为0.6m，0.5m，0.4m的玻璃箱减少的汞蒸气含量。

再将2块长60cm，宽50cm，厚0.5cm和2块长50cm，宽40cm，厚0.5cm的含负载纳米硒海绵层的无纺布壁纸用胶水贴到初始浓度为20000ng/m³的长宽高分别为0.6m，0.5m，0.4m的玻璃箱四壁。再用测汞仪每隔1s时间持续测量10min时间内玻璃箱内汞蒸气浓度的变化情况，获得汞蒸气浓度随时间变化曲线L2，用Microcal>L2，该面积即为10min内玻璃箱减少的汞蒸气含量。

实验前已将测汞仪的流量计数值调为“1”，故每分钟内通过测汞仪的汞蒸气体积为1L，即每秒通过测汞仪的汞蒸气体积为1/60L，并将海绵的体积记为V_海绵，可以得到以下公式：

海绵吸附的汞蒸气含量M_Hg＝(S_L1-S_L2)*1/60*1/1000ng

单位体积1dm³海绵吸附的汞蒸气含量m_Hg＝{(S_L1-S_L2)*1/60*1/1000}/V_海绵ng/dm³

汞去除率(％)＝(汞蒸气的初始浓度-加入吸附剂后的汞蒸气的浓度)/汞蒸气初始浓度

结果见表1，表明在室温条件下，经实验测得单位体积含负载纳米硒海绵层的无纺布壁纸吸附的汞蒸气含量分别为81.53ng/dm³,93.25ng/dm³,104.25ng/dm³，远远高于含未负载纳米硒海绵的无纺布壁纸，该方法具有高效去除汞蒸气的效果。

表1.含未负载纳米硒海绵的无纺布壁纸和含负载纳米硒海绵层的无纺布壁纸吸附汞蒸气的量m_Hg(ng/dm³)和去除率(％)