一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，將含硅前驅(qū)體、含鋁前驅(qū)體、模板劑和氫氧化鈉溶于乙醇與水的混合液中，微波或水熱加壓反應(yīng)，干燥、高溫處理成為分子篩晶種；將其用乙醇或丙醇配置成懸浮液；超聲波處理后浸涂在柔性載體上，烘干制得晶種載體；將其置于偏鋁酸鈉、硅溶膠、氫氧化鈉溶液中，微波或水熱加壓反應(yīng)，洗滌烘干后浸于Cu2+溶液中，洗滌烘干，制得具有催化性的柔性分子篩過(guò)濾膜。本發(fā)明中利用表面涂裝分子篩的制備工藝，在柔性載體上形成一定厚度的分子篩薄膜，在柔性分子篩過(guò)濾膜上負(fù)載催化劑微粒，形成具有強(qiáng)附著性的柔性分子篩過(guò)濾膜，實(shí)現(xiàn)空氣顆粒物PM10、PM2.5和甲醛等污染物的去除，還能殺菌、制氧。
【專利說(shuō)明】一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)空氣凈化技術(shù)主要依托空氣過(guò)濾膜或空氣過(guò)濾膜網(wǎng)等材料對(duì)氣態(tài)污染物進(jìn)行物理性攔阻。空氣中污染物種類繁多，這就要求過(guò)濾膜即能夠去除多種污染物，同時(shí)又能夠保證一定量的空氣通量。因此，過(guò)濾膜必須同時(shí)具備多孔、捕集效率高、去除多種污染物等功能。在商業(yè)過(guò)濾膜材料中，PP、玻璃纖維以及其衍生產(chǎn)品均被用于制造空氣過(guò)濾膜。但其制造工藝復(fù)雜、成本較高、氣壓損失大等缺點(diǎn)使得配備此類空氣膜的空氣凈化器需要裝備大功率風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致價(jià)格較高，運(yùn)行時(shí)噪音大，很難滿足一般公眾的使用需求。同時(shí)，現(xiàn)有商業(yè)過(guò)濾膜均采用物理攔阻達(dá)到去除污染物的目的。污染物與過(guò)濾膜的結(jié)合能力不強(qiáng)，極易受到空氣流動(dòng)、膜振動(dòng)等因素的影響而重新釋放到空氣中，產(chǎn)生二次污染風(fēng)險(xiǎn)。因此，現(xiàn)有空氣過(guò)濾膜的發(fā)展亟待突破。
[0003]另一方面，分子篩為代表的一類多孔材料已經(jīng)被普遍用于污染物去除和分離技術(shù)中。其主要特點(diǎn)是成本低、易多功能化、去除能力強(qiáng)等。但無(wú)機(jī)分子篩存在質(zhì)地較硬、脆性大等問(wèn)題，無(wú)法滿足空氣過(guò)濾膜的柔性要求。因此，突破分子篩硬質(zhì)缺陷，制造可裝備家用的、廉價(jià)、去除能力穩(wěn)定、無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn)的柔性過(guò)濾膜成為空氣凈化技術(shù)的發(fā)展新方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種具有強(qiáng)附著性、去除PM10、PM2.5和甲醛的用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，具體包括以下步驟:
Cl)按照Al:S1:Na摩爾比1:3-7:0.1-0.3稱取含鋁前驅(qū)體、含硅前驅(qū)體、氫氧化鈉，溶解于80-120mL的模板劑、乙醇與水的混合液中，其中乙醇、模板劑、水的摩爾比為0.5-2:
0.05:0.5-2，攪拌至完全溶解，此溶液于微波或水熱加壓條件下反應(yīng)20-50min，干燥后得到分子篩顆粒，分子篩顆粒經(jīng)高溫處理后成為分子篩晶種，高溫溫度為500-60(TC，高溫處理時(shí)間為2.5-4h ；
(2)按照0.1-0.5g/100mL的比例，將步驟(I)中的分子篩晶種用乙醇或丙醇配置成懸浮液；經(jīng)過(guò)超聲波處理10-30min后，多次浸涂在柔性載體上，在120°C烘干制得晶種載體備用；
(3)稱取偏鋁酸鈉和硅溶膠以1:1-5的比例溶解于濃度為10-50g/L的氫氧化鈉溶液中，將步驟(2)中得到的晶種載體置于此溶液中，并用微波或者水熱加壓方式反應(yīng)20-120min，取出后用去離子水洗滌，120°C烘干，制得柔性分子篩過(guò)濾材料；
(4 )將步驟(3 )中得到的柔性分子篩過(guò)濾材料浸于50-200mg/L的Cu2+溶液中10-30min，取出后用去離子水洗滌，并于120°C烘干，制得具有催化性的柔性分子篩過(guò)濾膜。
[0006]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:步驟(I)中分子篩顆粒大小為100_500nm。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:步驟(2)中柔性載體包括聚丙烯酰胺柔軟纖維織物與玻璃柔軟纖維織物，柔性載體的平均孔徑為1-10 μ m。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:步驟(3)中柔性分子篩過(guò)濾材料的厚度通過(guò)改變偏鋁酸鈉和硅溶膠的比例或反應(yīng)時(shí)間控制在0.5-3 μ m之間。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所采用分子篩晶種生長(zhǎng)方法涂裝制備柔性分子篩過(guò)濾膜，根據(jù)分子篩晶種種類不同，形成不同功能、厚度可控、具有強(qiáng)附著性的柔性分子篩過(guò)濾膜。本發(fā)明中利用表面涂裝分子篩的制備工藝，在柔性載體上形成特定功能分子篩材料，在柔性分子篩過(guò)濾材料上負(fù)載催化劑微粒，制備與家用空調(diào)進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)配套的室內(nèi)污染物凈化柔性分子篩過(guò)濾膜，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣顆粒物PM10、PM2.5和甲醛等污染物的去除，還具有殺菌、制氧的效果。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，具體步驟如下:
(I)將異丙醇鋁、正硅酸乙酯和氫氧化鈉按照Al:S1:Na摩爾比1:5:0.2的比例溶解于100 mL乙醇-四甲基氫氧化銨模板劑-水溶液中，其中，乙醇、四甲基氫氧化銨模板劑、水的摩爾比為1:0.05:1，攪拌至完全溶解。將溶液放置于10mL高壓釜中，于90°C下反應(yīng)30min得到懸浮液，經(jīng)過(guò)濾、去離子水洗滌后烘干；然后在550°C下煅燒3h，得到分子篩晶種。
[0012](2)分子篩晶種用乙醇按照0.5g/100mL比例配置成懸浮液，經(jīng)過(guò)超聲波處理20min后，多次浸涂在聚丙烯酰胺柔軟纖維織物載體上，然后在120°C烘干制得晶種載體備用。
[0013](3)稱取偏招酸鈉和娃溶膠以1:5的比例溶解于20g/L的氫氧化鈉溶液中，將步驟
(2)中得到晶種載體置于此溶液中，并放置于高壓釜中在120°C下水熱加壓反應(yīng)20min ;取出后用去離子水洗滌，于120°C烘干，制得柔性分子篩過(guò)濾材料。
[0014](4)將步驟(3)中得到的柔性分子篩過(guò)濾材料浸于150mg/L的Cu(NO3)2溶液中，攪拌20min ;取出后用去離子水洗滌，并于120°C烘干，制得具有催化性的柔性分子篩過(guò)濾膜。
[0015]將實(shí)施例1中的具有催化性的柔性分子篩過(guò)濾膜進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下:
試驗(yàn)I
以甲醛為污染物，測(cè)得在10min內(nèi)，柔性分子篩過(guò)濾膜能夠去除98%的甲醛。
[0016]試驗(yàn)2
以PM2.5/PM10混合顆粒為污染物，測(cè)得在120min內(nèi)，柔性分子篩過(guò)濾膜能夠去除99.97% 的 PM2.5 顆粒和 99.97% 的 PMlO 顆粒。
[0017]本發(fā)明采用分子篩晶種生長(zhǎng)方法涂裝制備柔性分子篩過(guò)濾膜，根據(jù)分子篩晶種種類不同，形成不同功能的柔性分子篩過(guò)濾膜，也能同時(shí)涂裝不同晶種，制備具有多功能性的柔性分子篩過(guò)濾膜。本發(fā)明采用的分子篩晶種能在柔性材料孔道內(nèi)生長(zhǎng)，因此其分子篩過(guò)濾膜厚度可控，能依據(jù)過(guò)濾材料通風(fēng)量的要求調(diào)整分子篩過(guò)濾膜厚度。本發(fā)明中分子篩與柔性載體通過(guò)S1-O-Al-O-C方式結(jié)合，柔性分子篩過(guò)濾膜具有強(qiáng)附著性，不因柔性載體的振動(dòng)或彎曲而脫落。本發(fā)明在柔性載體上形成特定功能分子篩材料，在柔性分子篩過(guò)濾材料上負(fù)載催化劑微粒，制備與家用空調(diào)進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)配套的室內(nèi)污染物凈化柔性分子篩過(guò)濾膜，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣顆粒物PM10、PM2.5和甲醛等污染物的去除，還具有殺菌、制氧的效果，得到干凈又安全的空氣。
[0018]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0019]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)按照Al:S1:Na摩爾比1:3-7:0.1-0.3稱取含鋁前驅(qū)體、含硅前驅(qū)體、氫氧化鈉，溶解于80-120mL的模板劑、乙醇與水的混合液中，其中乙醇、模板劑、水的摩爾比為0.5-2:0.05:0.5-2，攪拌至完全溶解，此溶液于微波或水熱加壓條件下反應(yīng)20-50min，干燥后得到分子篩顆粒，分子篩顆粒經(jīng)高溫處理后成為分子篩晶種，高溫溫度為500-60(TC，高溫處理時(shí)間為2.5-4h ； (2)按照0.1-0.5g/100mL的比例，將步驟(I)中的分子篩晶種用乙醇或丙醇配置成懸浮液；經(jīng)過(guò)超聲波處理10-30min后，多次浸涂在柔性載體上，在120°C烘干制得晶種載體備用； (3)稱取偏鋁酸鈉和硅溶膠以1:1-5的比例溶解于濃度為10-50g/L的氫氧化鈉溶液中，將步驟(2)中得到的晶種載體置于此溶液中，并用微波或者水熱加壓方式反應(yīng)20-120min，取出后用去離子水洗滌，120°C烘干，制得柔性分子篩過(guò)濾材料； (4 )將步驟(3 )中得到的柔性分子篩過(guò)濾材料浸于50-200mg/L的Cu2+溶液中10-30min，取出后用去離子水洗滌，并于120°C烘干，制得具有催化性的柔性分子篩過(guò)濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，步驟(I)中分子篩顆粒大小為100-500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中柔性載體包括聚丙烯酰胺柔軟纖維織物與玻璃柔軟纖維織物，柔性載體的平均孔徑為1-10 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空氣凈化的柔性分子篩過(guò)濾膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中柔性分子篩過(guò)濾材料的厚度通過(guò)改變偏鋁酸鈉和硅溶膠的比例或反應(yīng)時(shí)間控制在0.5-3 μ m之間。
【文檔編號(hào)】B01D53/72GK104174300SQ201410413848
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】黃杰紅, 周吉峙 申請(qǐng)人:上海如杰電子科技有限公司