一种高效吸附甲醛的改性活性炭及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高效吸附甲醛的改性活性炭及其制备方法。本发明以纯天然的毛竹作为制备原料，整个制备过程流程少、工艺简单，生产成本低廉，且所添加的化学试剂少，不含有任何有毒有害的物质，不产生二次污染，满足医院、学校、商场和室内装饰的各种场所对甲醛去除的要求，安全绿色环保，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。本发明制备得到的高效吸附甲醛的改性活性炭，其能够对毛竹进行充分的利用，同时能够显著提高传统活性炭颗粒的吸附效率，大大增强对甲醛的吸附效果。

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭领域。具体涉及一种高效吸附甲醛的改性活性炭及其制备方法。

背景技术

甲醛是危害人体健康的气体之一，室内家具、装饰装修材料以及纺织品等大多含有甲醛，现代生活人们约有80%的时间处于室内环境，长期处于含有高浓度甲醛的环境会对人体造成伤害。目前室内甲醛去除的方法主要有：吸附法、植物吸收法、光催化法和催化氧化法。吸附法是最普遍和简便去除室内甲醛的方法，而吸附法最常用到的材料是活性炭，活性炭的种类较多，按来源可以分为椰壳活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、竹质活性炭以及秸秆活性炭等。

毛竹是中国栽培悠久、面积最广、经济价值也最重要的竹种。毛竹资源丰富，生长周期短，3-4年即可成才，具有其他种类活性炭的原材料不可比拟的资源优势。本发明采用毛竹活性炭进行改性，满足活性炭需求量大的特点的同时，提高毛竹活性炭对于室内甲醛的吸附性能。

发明内容

本发明的目的在于针对毛竹活性炭原材料资源量大特点，提供高效吸附甲醛的毛竹活性炭及其制备方法。利用该方法制造的毛竹活性炭具有高效的甲醛去除能力，不含任何有毒有害物质的特点，不产生二次污染，满足医院、学校、商场和室内装饰的各种场所对甲醛去除的要求，满足人们日益增长的物质文化生活需求，给毛竹活性炭的利用提供了一条新的方向。

为达到上述目的，本发明是通过如下手段得以实现的：

本发明第一方面提供了一种高效吸附甲醛的改性活性炭，包括活性炭、氧化剂。

作为优选地，所述活性炭选自毛竹活性炭。

作为优选地，所述氧化剂选自硝酸、高锰酸钾中的一种或多种。

作为优选地，所述活性炭与氧化剂的质量比为1:0.2-40。

本发明第二方面提供了一种高效吸附甲醛的改性活性炭的制备方法，包括如下步骤：

（1）将活性炭研磨成活性炭颗粒，并使用筛网进行筛分；

（2）将筛分后的活性炭颗粒用水充分浸泡，搅拌；

（3）将充分浸泡过的活性炭颗粒沸水蒸煮同时进行搅拌处理后，冷却至室温进行抽滤；

（4）将抽滤好的活性炭颗粒置于烘箱中干燥至恒重；

（5）将处理好的活性炭颗粒加入氧化剂和溶剂浸渍处理；

（6）将浸渍处理好的活性炭颗粒抽滤后置于烘箱中干燥最终得到改性活性炭。

作为优选地，所述活性炭选自毛竹活性炭。

作为优选地，步骤（1）中所述筛网目数为40-60目。

作为优选地，步骤（2）中所述浸泡时间为60-150min，搅拌速率为200-300rpm。

作为优选地，步骤（3）中所述蒸煮时间为30-120min。

作为优选地，步骤（4）中所述干燥温度为80-103℃。

作为优选地，步骤（5）中所述氧化剂选自硝酸或高锰酸钾中的一种或多种。

作为优选地，所述活性炭与氧化剂的质量比为1:0.2-40。

作为优选地，步骤（5）中所述溶剂选自水。

作为优选地，步骤（5）中所述浸渍处理时间为12-24h。

作为优选地，步骤（6）中所述干燥温度为80-103℃。

作为优选地，步骤（6）中在抽滤后任选地可对活性炭颗粒进行洗涤至pH为6-7。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

（1）本发明所提供的高效吸附甲醛的改性活性炭以纯天然的毛竹作为制备原料，整个制备过程流程少、工艺简单，生产成本低廉，且所添加的化学试剂少，不含有任何有毒有害的物质，不产生二次污染，满足医院、学校、商场和室内装饰的各种场所对甲醛去除的要求，安全绿色环保，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。

（2）本发明制备得到的高效吸附甲醛的改性活性炭，其能够对毛竹进行充分的利用，同时能够显著提高传统活性炭颗粒的吸附效率，大大增强对甲醛的吸附效果。

附图说明

图1为不同时间点活性炭的甲醛去除率示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种高效吸附甲醛的改性活性炭，其制备方法包括如下步骤：

（1）将毛竹活性炭研磨成活性炭颗粒，并使用40-60目筛网进行筛分；

（2）将筛分后的毛竹活性炭颗粒用去离子水浸泡60min，200rpm搅拌；

（3）将浸泡好的毛竹活性炭颗粒用100℃沸水蒸煮30min，同时300rpm条件下搅拌，后冷却至室温；将冷却后的毛竹活性炭颗粒于室温进行抽滤，重复抽滤操作直至抽滤液透明；

（4）将步骤（3）抽滤好的毛竹活性炭颗粒置于烘箱中干燥至恒重；

（5）取2g干燥后的毛竹活性炭颗粒放入锥形瓶，取68%浓硝酸14.7g、去离子水85.3g混合成为10%的硝酸溶液倒入锥形瓶；将上述混合物置于恒温摇床，200rpm，30℃的条件处理12h；

（6）将处理后的混合物再次抽滤并洗涤至pH为6，置于80℃烘箱中干燥12h，即得。

实施例2

一种高效吸附甲醛的改性活性炭，其制备方法包括如下步骤：

（1）将毛竹活性炭研磨成活性炭颗粒，并使用40-60目筛网进行筛分；

（2）将筛分后的毛竹活性炭颗粒用去离子水浸泡60 min，200rpm搅拌；

（3）将浸泡好的毛竹活性炭颗粒用100℃沸水蒸煮30min，同时300rpm条件下搅拌，后冷却至室温；将冷却后的毛竹活性炭颗粒于室温进行抽滤，重复抽滤操作直至抽滤液透明；

（4）将步骤（3）抽滤好的毛竹活性炭颗粒置于烘箱中干燥至恒重；

（5）取2g干燥后的毛竹活性炭颗粒放入锥形瓶，取68%浓硝酸58.8g、去离子水41.2g混合成为40%的硝酸溶液倒入锥形瓶；将上述混合物置于恒温摇床，200rpm，30℃的条件处理12h；

（6）将处理后的混合物再次抽滤并洗涤至pH为7，置于80℃烘箱中干燥12h，即得。

实施例3

一种高效吸附甲醛的改性活性炭，其制备方法包括如下步骤：

（1）将毛竹活性炭研磨成活性炭颗粒，并使用40-60目筛网进行筛分；

（2）将筛分后的毛竹活性炭颗粒用去离子水浸泡60min，200rpm搅拌；

（3）将浸泡好的毛竹活性炭颗粒用100℃沸水蒸煮30min，同时300rpm条件下搅拌，后冷却至室温；将冷却后的毛竹活性炭颗粒于室温进行抽滤，重复抽滤操作直至抽滤液透明；

（4）将步骤（3）抽滤好的毛竹活性炭颗粒置于烘箱中干燥至恒重；

（5）取2g干燥后的毛竹活性炭颗粒放入锥形瓶，取68%浓硝酸73.5g、去离子水26.5g混合成为50%的硝酸溶液倒入锥形瓶；将上述混合物置于恒温摇床，200rpm，30℃的条件处理12h；

（6）将处理后的混合物再次抽滤，置于80℃烘箱中干燥12h，即得。

实施例4

一种高效吸附甲醛的改性活性炭，其制备方法包括如下步骤：

（1）将毛竹活性炭研磨成活性炭颗粒，并使用40-60目筛网进行筛分；

（2）将筛分后的毛竹活性炭颗粒用去离子水浸泡60min，200rpm搅拌；

（3）将浸泡好的毛竹活性炭颗粒用100℃沸水蒸煮30min，同时300rpm条件下搅拌，后冷却至室温；将冷却后的毛竹活性炭颗粒于室温进行抽滤，重复抽滤操作直至抽滤液透明；

（4）将步骤（3）抽滤好的毛竹活性炭颗粒置于烘箱中干燥至恒重；

（5）取2g干燥后的毛竹活性炭颗粒放入锥形瓶，取高锰酸钾0.057g、去离子水100g混合成为1%的高锰酸钾溶液倒入锥形瓶；将上述混合物置于恒温摇床，350rpm，30℃的条件处理24h；

（6）将处理后的混合物再次抽滤，置于80℃烘箱中干燥12h，即得。

实施例5

一种高效吸附甲醛的改性活性炭，其制备方法包括如下步骤：

（1）将毛竹活性炭研磨成活性炭颗粒，并使用40-60目筛网进行筛分；

（2）将筛分后的毛竹活性炭颗粒用去离子水浸泡60min，300rpm搅拌；

（3）将浸泡好的毛竹活性炭颗粒用100℃沸水蒸煮30min，同时300rpm条件下搅拌，后冷却至室温；将冷却后的毛竹活性炭颗粒于室温进行抽滤，重复抽滤操作直至抽滤液透明；

（4）将步骤（3）抽滤好的毛竹活性炭颗粒置于烘箱中干燥至恒重；

（5）取2g干燥后的毛竹活性炭颗粒放入锥形瓶，取高锰酸钾0.2g、去离子水 100g混合成为3.5%的高锰酸钾溶液倒入锥形瓶；将上述混合物置于恒温摇床，350rpm，30℃的条件处理12h；

（6）将处理后的混合物再次抽滤，置于80℃烘箱中干燥12h，即得。

验证例1

分别取改性前的活性炭原颗粒及根据本发明实施例1-5方法制备得到的改性活性炭颗粒进行甲醛吸附测试，甲醛吸附测试条件：甲醛吸附采用活性炭吸附甲醛性能的动态装置，甲醛浓度2mg/m

结果如下表1和图1所示。结果显示，活性炭原颗粒的在测试的2h内甲醛去除率可维持在90%以上，而随后其吸附效率大大降低；而根据本发明制备得到的改性活性炭，其甲醛吸附能力显著提高，相对于活性炭原颗粒至少提高了一倍以上，维持90%以上的甲醛去除率至少可至4h。由此可见，根据本发明所述方法制备获得的改性活性炭颗粒确实具有高效持久的甲醛吸附能力，大大提高了传统活性炭的吸附效率。

表1活性炭的甲醛去除率

以上具体实施方式部分对本发明所涉及的分析方法进行了具体的介绍。应当注意的是，上述介绍仅是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明的方法及思路，而不是对相关内容的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域技术人员还可以对本发明进行适当的调整或修改，上述调整和修改也应当属于本发明的保护范围。