專利名稱：一種空氣凈化材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保新材料技術(shù)領(lǐng)域，一種空氣凈化材料及其制備方法，尤其涉及一種具有吸附和分解有害氣體的無機(jī)空氣凈化材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
大氣污染一直是各國政府需要解決的難題，空氣中超標(biāo)的二氧化硫(S02)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)是影響人類健康的有害氣體；能源、化工、冶金、交通等行業(yè)燃用化石燃料(煤、石油、天然氣等)所釋放的煙氣中含有大量的S02和NOx，對大氣造成嚴(yán)重污
^fe ο隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，人類賴以生存的空氣質(zhì)量呈日益下降的趨勢。造成空氣質(zhì)量下降的原因主要有人類生產(chǎn)和生活中排放出的大量有害氣體，如COx ,NOx ,SOx ,H2S 、HCI、以及少量的有機(jī)物質(zhì)等，以及人類活動產(chǎn)生的各種粉塵，還有氣候惡化造成的沙塵等固體懸浮顆粒對環(huán)境空氣的污染，以及來自各類裝飾材料和日用化學(xué)品的可揮發(fā)性環(huán)境污染物越來越多地進(jìn)入住宅和公共建筑物，導(dǎo)致人居環(huán)境污染急劇增加。調(diào)查顯示，我國80 %的新裝居室和90 %的新裝辦公場所存在有害污染物超標(biāo)現(xiàn)象。由于大多數(shù)人一生中80 %以上時間在室內(nèi)渡過，所以室內(nèi)環(huán)境污染對人們健康和人口質(zhì)量所造成的危害是不言而喻的。世界衛(wèi)生組織的一項統(tǒng)計顯示，室內(nèi)環(huán)境污染造成的疾病負(fù)擔(dān)超過室外同級別污染造成負(fù)擔(dān)的5倍。20世紀(jì)90年代以來，我國每年由室內(nèi)環(huán)境污染引起的超額死亡數(shù)達(dá)11. 1萬人，超額門診數(shù)達(dá)22萬人次，超額急診數(shù)達(dá)430萬人次，因此而造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)106億美元。為適應(yīng)人們對空氣質(zhì)量的要求，出現(xiàn)了各種類型的空氣凈化器，目前國內(nèi)外公知的空氣凈化主要是利用吸附法和靜電法對污染物進(jìn)行去除，已有的空氣凈化器大部分采用過濾材料除去空氣中的懸浮顆粒，采用活性炭等多孔材料來吸附空氣中的有害氣體，并帶有負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生一定量的負(fù)離子。但是，吸附材料活性炭的吸附容量都有限，在吸附達(dá)到飽和以后，就會出現(xiàn)污染物穿透現(xiàn)象。而且對室內(nèi)主要污染物氨、一氧化碳、一氧化氮、甲醛的清除效果不是很理想。這時，吸附材料不僅喪失了對污染物的吸附能力，被其所吸附的污染物反而會造成二次污染，成為新的污染源；當(dāng)所吸附的污染物為揮發(fā)性有機(jī)物時，其二次污染更是引起廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)外已開始研究利用納米光觸媒技術(shù)凈化室內(nèi)空氣。將納米光觸媒和吸附劑結(jié)合，利用吸附劑的吸附性能以及納米光催化劑在常溫下即能將有害氣體分解為無害氣體的特性凈化室內(nèi)空氣。如用活性炭或活性炭纖維作光催化劑的載體制備凈化材料等。但由于這類光催化作用僅在紫外光的照射下才能發(fā)揮作用，因此采用這種方式制成的材料目前實用性不強(qiáng)，室內(nèi)環(huán)境很難滿足紫外光照條使用，且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一就是提供一種空氣凈化材料，該材料空氣凈化能力強(qiáng)、作用穩(wěn)定、可重復(fù)持續(xù)進(jìn)行、也無需光催化，使用方便、應(yīng)用范圍廣。為了克服現(xiàn)有的凈化材料僅能起到吸附污染物的作用，而不能完全將污染物去除，本發(fā)明提供一種新型凈化材料，該材料不僅能利用吸附劑的吸附能力將污染物富集到材料表面，還通過催化氧化、吸附等組合方法，有效清除空氣中的一氧化碳、甲醛、氮氧化合物、硫化物、氨、VOC等有害物質(zhì)，具有吸附量大、不受溫度濕度影響、對有害氣體清除效率高的優(yōu)點，從而避免了二次污染。本發(fā)明的目的之二在于提供一種用于制備上述空氣凈化材料的方法，提供一種全新的LDHS型凈化材料制備方法，該制備方法工藝簡單、成本低，采用此方法制備的凈化材料吸附容量大、耐磨損，能再生循環(huán)使用，無二次污染。本發(fā)明的目的之三是提供層狀LDHS型凈化材料的用途。本發(fā)明以廉價的!^eSO4. 7H20、ZnSO4, Al (NO3) 3· 9H20、KMnO4采用共沉淀-煅燒法制備了具有高比表面積的LDHS型空氣凈化材料，通過控制反應(yīng)物的摩爾比，可以得到不同比表面積和吸附容量的產(chǎn)物。本發(fā)明的LDHS型空氣凈化材料的制備方法，其特征在于
在室溫下將含有二價金屬陽離子鐵、鋅和多價金屬離子鋁及錳的混合溶液用氫氧化鈉溶液采用并流方法共沉淀形成類水滑石材料，其中，二價金屬離子M2+ 三價金屬離子M3+摩爾比為1 3，二價金屬離子Μ2+:Μ0_4摩爾比為1 5 ；在攪拌條件下，4種溶液以流量25Μ1/ min的流速并流中和，同時以氫氧化鈉并流反應(yīng)，滴完后繼續(xù)攪拌0. 5小時，溫度控制為40 80 0C，沉淀PH值控制為7.5 10，再保溫1 2小時，洗滌過濾，在200°C下烘干2h， 400°C下焙燒池。即制得所需材料。本發(fā)明的LDHS型空氣凈化材料用于凈化空氣，可用于空調(diào)器、暖風(fēng)機(jī)設(shè)備中以凈化室內(nèi)空氣，或用于汽車上以凈化汽車尾氣。如起居室、辦公室、證券營業(yè)部、銀行、候車室、 賓館、醫(yī)院、生產(chǎn)車間、實驗室、計算機(jī)房等等。將其用于空調(diào)器、暖風(fēng)機(jī)等多種設(shè)備中，可將空氣中的有機(jī)污染物、煙霧、異味氣體及有害無機(jī)氣體氧化分解，達(dá)到凈化空氣的目的。本發(fā)明的具有空氣凈化材料具有如下優(yōu)點和效果
(1)比表面積大，強(qiáng)度高，耐磨損，比表面為60 300m2/g，強(qiáng)度為50 150N/ m2 ；
(2)吸附容量大，對有害氣體的凈化效果好，室溫下對煙氣中氮氧化物的吸附容量為 500 1400 mg /g，對煙氣中的二氧化硫的吸附容量為700 1500mg / g。


圖1是本發(fā)明中實施例1空氣凈化材料的XRD圖譜圖2是本發(fā)明中實施例1空氣凈化材料掃描電鏡下的SEM圖。
具體實施例方式下面列舉實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明 實施例1
稱取工業(yè)硝酸鋁375克、硫酸鋅287克、高錳酸鉀158克、硫酸亞鐵278克固體各配制其lmol/L的溶液，其中為了防止水解加入適量稀硫酸(水稀硫酸=4 :96)。按5 :10 :2. 5 4 的比例取上述四種溶液的混合液放入酸式滴定管中，在1000毫升的燒杯中倒入150ml蒸餾水。在攪拌條件下，4種溶液以流量25Ml/min的流速并流中和，同時以0. IM氫氧化鈉并流反應(yīng)，控制沉淀PH值為8，滴完后繼續(xù)攪拌0.5小時，溫度控制為50°C，保溫2小時，洗滌過濾，得褐色產(chǎn)物，在20(TC下烘干ai，40(TC下焙燒池。制得所需材料；經(jīng)測定其比表面面積為120m2/g，強(qiáng)度為IlON / m2 ；對煙氣中氮氧化物和二氧化硫的吸附容量分別為900 mg /g和1200mg / g ；在吸附60分鐘時對100倍于三級空氣時氨氣及甲醛的凈化率為100%。
實施例2
稱取工業(yè)硝酸鋁375克、硫酸鋅148克、高錳酸鉀89克、硫酸亞鐵278克固體各配制其lmol/L的溶液，其中為了防止水解加入適量稀硫酸(水稀硫酸=4 :96)。按1 :4 :2. 5 3 的比例取上述四種溶液的混合液放入酸式滴定管中，在1000毫升的燒杯中倒入250ml蒸餾水。在攪拌條件下，4種溶液以流量50Ml/min的流速并流中和，同時以0. IM氫氧化鈉并流反應(yīng)，控制沉淀PH值為9，滴完后繼續(xù)攪拌0.5小時，溫度控制為70°C，保溫1小時，洗滌過濾，得褐色產(chǎn)物，在20(TC下烘干ai，40(TC下焙燒池。制得所需材料；經(jīng)測定其比表面面積為150m2/g，強(qiáng)度為90N / m2 ；對煙氣中氮氧化物和二氧化硫的吸附容量分別為1200 mg /g和1400mg / g ；在吸附60分鐘時對100倍于三級空氣時氨氣及甲醛的凈化率為100%。 實施例3
稱取工業(yè)硝酸鋁187克、硫酸鋅148克、高錳酸鉀100克、硫酸亞鐵139克固體各配制其lmol/L的溶液，其中為了防止水解加入適量稀硫酸(水稀硫酸=4 :96)。按1 :2 :2. 5 1 的比例取上述四種溶液的混合液放入酸式滴定管中，在五百毫升的燒杯中倒入150ml蒸餾水。在攪拌條件下，4種溶液以流量75Ml/min的流速并流中和，同時以0. IM氫氧化鈉并流反應(yīng)，控制沉淀PH值為8. 5，滴完后繼續(xù)攪拌0.5小時，溫度控制為60°C，保溫1.5小時， 洗滌過濾，得褐色產(chǎn)物，在20(TC下烘干ai，40(TC下焙燒池。制得所需材料；經(jīng)測定其比表面面積為100m2/g，強(qiáng)度為100N / m2 ；對煙氣中氮氧化物和二氧化硫的吸附容量分別為 1050 mg /g和1300mg / g ；在吸附60分鐘時對100倍于三級空氣時氨氣及甲醛的凈化率為 100%。
權(quán)利要求
1.一種LDHS型空氣凈化材料，其特征在于由廉價的!^eSO4. 7H20、ZnS04、Al (NO3)3. 9H20、 KMnO4采用共沉淀-煅燒法制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化材料，其特征在于通過控制反應(yīng)物的摩爾比，可以得到不同比表面積和吸附容量的產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的空氣凈化材料其特征在于該方法按照以下步驟進(jìn)行在室溫下將含有二價金屬陽離子鐵、鋅和多價金屬離子鋁及錳的混合溶液用氫氧化鈉溶液采用并流方法共沉淀形成類水滑石材料，其中，二價金屬離子M2+ 三價金屬離子M3+摩爾比為 1 3，二價金屬離子M2+ :M0_4摩爾比為1 5 ；在攪拌條件下，4種溶液以流量0 250M1/ min的流速并流中和，同時以氫氧化鈉并流反應(yīng)，滴完后繼續(xù)攪拌0. 5小時，溫度控制為40 80 0C，沉淀PH值控制為7. 5 10，再保溫1 2小時，洗滌過濾，在200°C下烘干2h， 400°C下焙燒2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3制取的LDHS型空氣凈化材料用于空氣凈化器、空調(diào)器、暖風(fēng)機(jī)設(shè)備中以凈化室內(nèi)空氣，或用于汽車上以凈化汽車尾氣、或用于其他特殊目的以凈化其他有毒氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有高比表面積的LDHS型空氣凈化材料的制備方法，該材料以廉價的FeSO4.7H2O、ZnSO4、Al(NO3)3.9H2O、KMnO4采用共沉淀-煅燒法制得，通過控制反應(yīng)物的摩爾比，可以得到不同比表面積和吸附容量的產(chǎn)物。本發(fā)明的LDHS型空氣凈化材料用于凈化空氣，可用于空調(diào)器、暖風(fēng)機(jī)設(shè)備中以凈化室內(nèi)空氣，或用于汽車上以凈化汽車尾氣。
文檔編號B01J20/06GK102527321SQ201210022090
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者張?zhí)煅? 胡小安 申請人:胡小安