專利名稱：一種纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及毒氣吸附材料技術領域，具體是一種纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法。
背景技術：
工業(yè)排出的各種有毒氣體是具有潛在危害的持久性污染物，空氣中的有毒氣體主要包括HCl，HF，SO2, H2S, NH3, HCHO等。這些有毒氣體影響空氣流通，對人體具有刺激作用， 會使人出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔吐、食欲減退等現(xiàn)象，高濃度致溶血性貧血及肝、腎損害，因此，如何治理及防止空氣中的有毒氣體污染對于可持續(xù)發(fā)展顯得越來越重要。目前常用的毒氣吸附材料按吸附原理可分為兩大類，一類是物理吸附，如活性炭吸附、分子篩吸附、天然沸石吸附、活性氧化鋁、硅膠等。這些吸附劑雖然能很好的吸附有毒氣體，并得到了廣泛的應用，但是他的相對吸附量比較低，吸附速度慢，再生困難，價格貴， 使用壽命短，操作費用高。另一類是化學吸附，用于化學吸附的吸附材料主要包括離子交換樹脂和離子交換纖維。與現(xiàn)有技術中的顆粒狀離子交換樹脂相比，離子交換纖維具有更快的吸附和脫附速度，其吸附速度相比較顆粒狀離子交換樹脂可高出幾倍至十幾倍。另外，離子交換纖維可以對SO2、HF、HCl、CO2、H2S、HCHO等有害酸性氣體進行吸附，吸附速度快，交換容量大，而粒狀的離子交換樹脂由于在干燥情況下縮孔或閉孔，很難與氣體發(fā)生離子交換反應。根據(jù)合成所需要的主體原料不同，離子交換纖維可分為兩大系列，一類是人工合成類離子交換纖維素，另一類是天然纖維素基離子交換纖維。目前離子交換纖維的制備方法基本上都是以合成纖維為基體原料進行接枝改性的，以天然纖維素為基體原料的離子交換纖維的研究還比較少。且人工合成類離子交換纖維雖然具有吸附速度快、容量大，可簡單方便再生，化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但其原料成本較高，且不易降解。因此天然纖維素基離子交換纖維的制備與應用尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種新的纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，使制成的纖維素基毒氣吸附材料具有吸附速度快、容量大、可簡單方便再生的性能。本發(fā)明以如下技術方案解決上述技術問題本發(fā)明纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，它的操作步驟如下1)將天然纖維素材料分散疏解3 8min，用蒸餾水洗滌后再用乙醇洗滌，以去除纖維中的雜質(zhì)，然后置于濃度為8 % 30 %的NaOH溶液中活化10 30h，洗滌至中性，烘干后備用；2)將上述處理過的纖維素，按天然纖維素材料與水的質(zhì)量比為4 1 0.3 1 的比例加入水使纖維素潤濕，然后置于微波萃取反應器中，在微波功率為100 500W的條件下進行糊化1 5min ；
；3)將上述糊化結(jié)束后的纖維素按天然纖維素材料與引發(fā)劑的質(zhì)量比為10 1 4 1的比例加入引發(fā)劑，并在微波功率100 500W的條件下引發(fā)1 5min;4)然后按單體與天然纖維素材料的質(zhì)量比為1 5 1 0.5的比例加入單體， 混合均勻后在微波功率為100 500W的條件下反應2 15min，得到合成的接枝共聚產(chǎn)物， 再用蒸餾水洗滌，并在60°C條件下干燥10h，即得到纖維素基毒氣吸附材料。所述天然纖維素材料為蔗渣、竹子或各種農(nóng)作物的秸桿。所述竹子是毛竹、鳳尾竹、粉單竹或泰竹。所述農(nóng)作物的秸桿是木薯桿、棉桿、小麥秸稈、玉米秸稈或稻草秸稈。所述引發(fā)劑是鈰離子引發(fā)劑、過硫酸鹽引發(fā)劑、偶氮化合物引發(fā)劑或氧化還原引發(fā)體系。所述鈰離子引發(fā)劑是硝酸鈰銨；過硫酸鹽引發(fā)劑是過硫酸鉀或過硫酸銨；偶氮化合物引發(fā)劑是水溶性的V-50引發(fā)劑；氧化還原引發(fā)體系是水溶性的過氧化氫一亞鐵鹽。所述單體為多乙烯多胺類單體。所述多乙烯多胺類單體為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。本發(fā)明采用天然纖維素作為原材料，在微波輻射的協(xié)同作用下采用自由基引發(fā)接枝共聚的方式，將多乙烯多胺接枝到天然纖維素上，從而合成一種毒氣吸附材料。本發(fā)明方法既不會破壞天然纖維素的結(jié)構(gòu)，又使纖維素引入了含有吸附功能的特征官能團，從而使纖維素具有毒氣吸附作用。本發(fā)明方法制得的纖維素基毒氣吸附材料具有吸附速度快、吸附量大、容易脫附、可簡單方便再生、化學穩(wěn)定性好的優(yōu)點，是各種酸性有害氣體及甲醛等有機氣體的理想吸附材料，主要可吸附S02、HF、HCl、CO2, H2S等各種酸性氣體及HCHO等有機氣體，可應用于室內(nèi)空氣凈化、各種突發(fā)性毒氣泄漏事件及勞保用品方面。





圖1是本發(fā)明實施例1的; 圖2是本發(fā)明實施例1的; 圖3是本發(fā)明實施例2的; 圖4是本發(fā)明實施例2的; 圖5是本發(fā)明實施例3的; 圖6是本發(fā)明實施例3的;
自氣吸附材料對HCl的吸附性能測定結(jié)果t 汽吸附材料對CO2的吸附性能測定結(jié)果。 自氣吸附材料對HCl的吸附性能測定結(jié)果t 汽吸附材料對CO2的吸附性能測定結(jié)果。 自氣吸附材料對HCl的吸附性能測定結(jié)果t 汽吸附材料對CO2的吸附性能測定結(jié)果。
具體實施例方式下面對本發(fā)明方法作進一步的詳細描述。1)將天然纖維素材料用疏解機分散疏解3 8min，用溫度為25V的蒸餾水洗滌后再用三倍體積濃度為95%的乙醇洗滌，以去除纖維中的雜質(zhì)，濾干并風干后，置于濃度為 8% 30%的NaOH溶液中浸泡10 30h進行活化，抽濾，洗滌至中性，烘干后備用。該步驟中采用的天然纖維素材料可以是蔗渣、竹子或各種農(nóng)作物的秸桿。所述竹子可以是毛竹、鳳尾竹、粉單竹和泰竹。所述農(nóng)作物的秸桿是木薯桿、棉桿、小麥秸稈、玉米秸稈或稻草秸稈。在該步驟，漂白漿中已去除大量的木素和半纖維素，其主要成分是纖維素，由于纖維素內(nèi)和纖維之間存在大量的氫鍵，所以用NaOH溶液對纖維素進行活化，以使纖維素表面暴露出更多的羥基，從而使后序的接枝反應更充分的進行。2)將上述處理過的纖維素，按天然纖維素材料與水的質(zhì)量比為4 1 0.3 1 的比例加入水使纖維素潤濕，然后置于微波萃取反應器中，在微波功率為100 500W的條件下微波糊化1 5min ；幻將上述糊化結(jié)束后的纖維素按天然纖維素材料與引發(fā)劑的質(zhì)量比為10 1 4 1的比例加入引發(fā)劑，并在微波功率100 500W的條件下引發(fā)1 5min。采用的引發(fā)劑是一類容易受熱易分解成自由基(初級自由基)的化合物，可用于引發(fā)烯類、雙烯類單體的自由基聚合和共聚合反應，主要包括鈰離子引發(fā)劑、過硫酸鹽引發(fā)劑、偶氮化合物引發(fā)劑和氧化還原引發(fā)體系。所述鈰離子引發(fā)劑是硝酸鈰銨；過硫酸鹽引發(fā)劑是過硫酸鉀、過硫酸銨；所述偶氮化合物引發(fā)劑是水溶性的V-50引發(fā)劑(偶氮二異丁脒鹽酸鹽)；所述氧化還原引發(fā)體系是水溶性的過氧化氫一亞鐵鹽。4)然后按單體與天然纖維素材料的質(zhì)量比為1 5 1 0.5的比例加入單體， 混合均勻后在微波功率為100 500W的條件下反應2 15min，得到合成的接枝共聚產(chǎn)物， 再用蒸餾水洗滌，并在60°C條件下干燥10h，即纖維素基毒氣吸附材料。所述單體為具有堿性基團的，可以與各種酸性氣體和甲醛等有機氣體發(fā)生反應的陽離子試劑多乙烯多胺類。所述具有堿性基團的多乙烯多胺類單體包括二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。本發(fā)明方法主要是利用微波反應器的“內(nèi)加熱”功能來制備纖維素基毒氣吸附材料，使制得的纖維素基毒氣吸附材料的^ta電位比天然纖維素的^ta電位高。使用時，將纖維素基毒氣吸附材料置于60 V的干燥條件下進行干燥便可直接用于毒氣吸附。本發(fā)明方法使用的微波反應器的工作原理為微波反應器利用磁控管將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ǎ悦棵隡50MHZ的震蕩頻率穿透介質(zhì)，當介質(zhì)有合適的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗時，便會在交變的電磁場中發(fā)生高頻震蕩，使能量在介質(zhì)內(nèi)部積蓄起來。對化學反應而言，可同時產(chǎn)生熱效應和非熱效應。本發(fā)明采用自由基引發(fā)接枝共聚的實驗原理為(以二乙烯三胺作為單體為例)
本發(fā)明制備的纖維素基毒氣吸附材料的吸附(X)2的機理
權(quán)利要求
1.一種纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，它的操作步驟如下1)將天然纖維素材料分散疏解3 8min，用蒸餾水洗滌后再用乙醇洗滌，以去除纖維中的雜質(zhì)，然后置于濃度為8% 30%的NaOH溶液中活化10 30h，洗滌至中性，烘干后備用；2)將上述處理過的纖維素，按天然纖維素材料與水的質(zhì)量比為4 1 0.3 1的比例加入水使纖維素潤濕，然后置于微波萃取反應器中，在微波功率為100 500W的條件下進行糊化1 5min ；3)將上述糊化結(jié)束后的纖維素按天然纖維素材料與引發(fā)劑的質(zhì)量比為10 1 4 1 的比例加入引發(fā)劑，并在微波功率100 500W的條件下引發(fā)1 5min ；4)然后按單體與天然纖維素材料的質(zhì)量比為1 5 1 0.5的比例加入單體，混合均勻后在微波功率為100 500W的條件下反應2 15min，得到合成的接枝共聚產(chǎn)物，再用蒸餾水洗滌，并在60°C條件下干燥10h，即得到纖維素基毒氣吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述天然纖維素材料為蔗渣、竹子或各種農(nóng)作物的秸桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述竹子是毛竹、鳳尾竹、粉單竹或泰竹。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述農(nóng)作物的秸桿是木薯桿、棉桿、小麥秸稈、玉米秸稈或稻草秸稈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑是鈰離子引發(fā)劑、過硫酸鹽引發(fā)劑、偶氮化合物引發(fā)劑或氧化還原引發(fā)體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述鈰離子引發(fā)劑是硝酸鈰銨；過硫酸鹽引發(fā)劑是過硫酸鉀或過硫酸銨；偶氮化合物引發(fā)劑是水溶性的V-50引發(fā)劑；氧化還原引發(fā)體系是水溶性的過氧化氫一亞鐵鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述單體為多乙烯多胺類單體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，其特征在于，所述多乙烯多胺類單體為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維素基有毒氣體吸附材料的制備方法，該方法的主要步驟是將天然纖維素材料經(jīng)分散疏解、洗滌，再用NaOH溶液活化、烘干；然后加入水使纖維素潤濕，再置于微波萃取反應器中，進行糊化1～5min，再加入引發(fā)劑引發(fā)1～5min，再加入單體反應2～15min，即得到合成的接枝共聚產(chǎn)物，再用蒸餾水洗滌，并在60℃條件下干燥10h，即得到纖維素基毒氣吸附材料。本發(fā)明方法制得的纖維素基毒氣吸附材料具有吸附速度快、吸附量大、容易脫附、可簡單方便再生、化學穩(wěn)定性好的優(yōu)點，是各種酸性有害氣體及甲醛等有機氣體的理想吸附材料，可應用于室內(nèi)空氣凈化、各種突發(fā)性毒氣泄漏事件及勞保用品方面。
文檔編號B01D53/04GK102266755SQ20111018531
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者何輝, 劉楊, 夏南南, 朱紅祥, 王雙飛, 王磊, 王英輝, 穆英嘯, 鄧超冰, 陳穎 申請人:廣西大學