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一種高效甲醛凈化劑及其制備方法與流程

文檔序號(hào):11904091閱讀:904來源:國知局

本發(fā)明涉及甲醛催化凈化領(lǐng)域,具體涉及一種高效甲醛凈化劑及其制備方法。



背景技術(shù):

隨著生活水平的不斷提高,人們對于空氣質(zhì)量也越來越重視。在人居建筑物以及載人車輛等相對封閉的環(huán)境中,由于建筑材料、裝修材料、家具粘合劑以及家電、辦公器材等的大量使用或通風(fēng)不暢,容易導(dǎo)致室內(nèi)甲醛氣體超標(biāo),嚴(yán)重污染空氣,危害人們的健康。

目前,室內(nèi)空氣的凈化技術(shù)主要有臭氧處理、光催化降解、負(fù)離子處理以及吸附凈化等技術(shù)。其中,吸附凈化技術(shù)是室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域中最重要最有效的方法。

公開號(hào)為CN202315705U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置,該專利的核心是利用二氧化鈦催化膜進(jìn)行甲醛的處理,其缺點(diǎn)是二氧化鈦催化膜必須有紫外光照射,并配有相應(yīng)的進(jìn)氣箱和出氣箱,裝置比較復(fù)雜。

公開號(hào)為CN203408627U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種多功能甲醛催化凈化裝置,該方法的特點(diǎn)是使用鉑、鈀等稀有金屬為催化劑,同時(shí)需要多孔催化劑載體,并且鉑、鈀等稀有金屬價(jià)格昂貴,不利于大規(guī)模推廣。

公開號(hào)為CN104338528A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種常溫甲醛催化劑的制備,該方法以沸石、海泡石、多孔活性炭材料、堇青石或自制載體為催化劑載體,以一種或幾種非貴金屬氧化物為活性組分,采用浸漬法制備甲醛催化劑,其缺點(diǎn)是需要多孔催化劑載體,且采用浸漬法,各種金屬氧化物難以均勻混合。

現(xiàn)有的吸附凈化技術(shù)中不僅需要負(fù)載昂貴稀有金屬,而且需要借助多孔催化劑載體,對甲醛凈化劑制備條件要求高,無法滿足人們的正常需求。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低、混合均勻、比表面積大,無需借助多孔催化劑載體或其他材料和設(shè)備,即可直接用于甲醛凈化的凈化劑。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明第一方面提供了一種高效甲醛凈化劑。具體地,所述高效甲醛凈化劑由鈰源、鋯源、強(qiáng)氧化劑及絡(luò)合劑絡(luò)合而成,其中,所述高效甲醛凈化劑中鈰源、鋯源、強(qiáng)氧化劑、絡(luò)合劑的摩爾比為2~9:1:0.5~1:0.5~3。

優(yōu)選地,所述鈰源、鋯源、強(qiáng)氧化劑、絡(luò)合劑的摩爾比為5~9:1:0.8~1:1~3。

優(yōu)選地,所述鈰源為硝酸鈰、硫酸鈰、草酸鈰或三氯化二鈰中的一種。

優(yōu)選地,所述鋯源為氯氧化鋯、硫酸鋯或硝酸鋯中的一種。

優(yōu)選地,所述強(qiáng)氧化劑為高錳酸鉀、重鉻酸鉀、三氯化鐵、硝酸或過氧化氫中的一種。

優(yōu)選地,所述絡(luò)合劑為谷氨酸、蘋果酸、酒石酸、草酸中的一種或多種。

本發(fā)明第二方面提供了一種高效甲醛凈化劑的制備方法。具體地,所述方法包括以下步驟:

步驟一、將鈰源、鋯源和強(qiáng)氧化劑配制成0.01~2mol/L的混合溶液,置于300~900r/min的磁力攪拌器中攪拌1~24h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為0.01~10mol/L酸性溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用堿性溶液調(diào)節(jié)PH至5~7.8;

步驟三、加入絡(luò)合劑,通過加入所述堿性溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2~3次,放入60~150℃的烘箱中干燥1~24h;

步驟五、在空氣、氬氣、一氧化碳或氮?dú)鈿夥障聼崽幚?~24h,制得高效甲醛凈化劑。

優(yōu)選地,所述酸性溶液為鹽酸溶液、硫酸溶液、酒石酸溶液、草酸溶液、醋酸溶液或磷酸溶液中的一種。

優(yōu)選地,所述堿性溶液為氨水、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈣溶液中的一種。

優(yōu)選地,所述步驟五中加熱溫度為400~1300℃。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):

1、本發(fā)明以鈰源、鋯源、強(qiáng)氧化劑為原材料,結(jié)合絡(luò)合劑制備而成,具有材料易于取得,生產(chǎn)工藝簡單,反應(yīng)條件溫和,生產(chǎn)成本低,易于大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明制備的高效甲醛凈化劑,混合均勻(化學(xué)混合),比表面積大,無需借助催化劑載體或設(shè)備可直接用于甲醛的凈化。

3、本發(fā)明制備的高效甲醛凈化劑,具有高儲(chǔ)氧能力和熱穩(wěn)定性,安全環(huán)保,能夠有高效去除室內(nèi)空氣中的甲醛。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將硫酸鈰、硝酸鋯和重鉻酸鉀按摩爾比8:1:0.9配制成1.8mol/L的混合溶液(溶劑為去離子水),置于400r/min的磁力攪拌器中攪拌12h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為0.8mol/L硫酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至6.3;

步驟三、加入摩爾比為1:1的谷氨酸和蘋果酸(絡(luò)合劑),反應(yīng)過程中通過加入氨水溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入硝酸鋯的摩爾比2.8:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次,放入60℃的烘箱中干燥16h;

步驟五、在氬氣氣氛下加熱至1200℃熱處理23h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將硝酸鈰、氯氧化鋯和高錳酸鉀按摩爾比2:1:1配制成0.12mol/L的混合溶液,置于300r/min的磁力攪拌器中攪拌6h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為7mol/L酒石酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至7.8;

步驟三、加入草酸(絡(luò)合劑),反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鈉溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入氯氧化鋯的摩爾比3:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次,放入120℃的烘箱中干燥18h;

步驟五、在一氧化碳?xì)夥障录訜嶂?100℃熱處理21h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將草酸鈰、硫酸鋯和三氯化鐵按摩爾比4:1:0.95配制成1.2mol/L的混合溶液,置于450r/min的磁力攪拌器中攪拌21h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為10mol/L草酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)PH值至6.2;

步驟三、加入谷氨酸(絡(luò)合劑),反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鉀溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入硫酸鋯的摩爾比0.5:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次,放入150℃的烘箱中干燥12h;

步驟五、在空氣氣氛下加熱至800℃熱處理16h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將三氯化二鈰、硫酸鋯和過氧化氫按摩爾比5:1:0.5配制成0.5mol/L的混合溶液,置于750r/min的磁力攪拌器中攪拌24h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為0.24mol/L鹽酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氫氧化鈣溶液調(diào)節(jié)PH值至6.5;

步驟三、加入摩爾比為1:1:1:1的谷氨酸、蘋果酸、酒石酸和草酸(絡(luò)合劑),反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鈣溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入硫酸鋯的摩爾比1.2:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次,放入140℃的烘箱中干燥24h;

步驟五、在氮?dú)鈿夥障录訜嶂?00℃熱處理24h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將三氯化二鈰、氯氧化鋯和強(qiáng)氧化劑硝酸按摩爾比3:1:0.6配制成1mol/L的混合溶液,置于500r/min的磁力攪拌器中攪拌2h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為0.01mol/L磷酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至5.8;

步驟三、加入摩爾比為1:1:1的蘋果酸、酒石酸和草酸(絡(luò)合劑),反應(yīng)過程中通過加入氨水溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入氯氧化鋯的摩爾比2:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次,放入65℃的烘箱中干燥10h;

步驟五、在一氧化碳?xì)夥障录訜嶂?300℃熱處理3h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例6

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將硝酸鈰、硝酸鋯和強(qiáng)氧化劑三氯化鐵按摩爾比6:1:0.7配制成2mol/L的混合溶液,置于700r/min的磁力攪拌器中攪拌22h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為3mol/L醋酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至5.0;

步驟三、加入摩爾比為1:1的蘋果酸和酒石酸(絡(luò)合劑),反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鈉溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入硝酸鋯的摩爾比2.5:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次,放入108℃的烘箱中干燥1h;

步驟五、在氮?dú)鈿夥障录訜嶂?00℃熱處理9h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例7

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將硫酸鈰、氯氧化鋯和強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀按摩爾比7:1:0.55配制成0.01mol/L的混合溶液,置于600r/min的磁力攪拌器中攪拌1h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為2mol/L酸性溶液酒石酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)PH值至5.2;

步驟三、加入摩爾比為1:1:1谷氨酸、酒石酸和草酸,反應(yīng)過程中通過加入氫氧化鉀溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入氯氧化鋯的摩爾比1.4:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌3次,放入90℃的烘箱中干燥8h;

步驟五、在氬氣氣氛下加熱至800℃熱處理1h,制得高效甲醛凈化劑。

實(shí)施例8

本實(shí)施例的高效甲醛凈化劑的制備方法,按以下步驟制備:

步驟一、將草酸鈰、硝酸鋯和強(qiáng)氧化劑高錳酸鉀按摩爾比9:1:0.8配制成1.5mol/L的混合溶液,置于900r/min的磁力攪拌器中攪拌18h,制得混合溶液;

步驟二、向濃度為6.8mol/L鹽酸溶液中加入攪拌后的混合溶液,并用氨水溶液調(diào)節(jié)PH值至5;

步驟三、加入摩爾比為1:1的蘋果酸和草酸,反應(yīng)過程中通過加入(氨水溶液控制pH值不變,靜置陳化,得到前驅(qū)體,其中,絡(luò)合劑與步驟一中加入硝酸鋯的摩爾比1.3:1;

步驟四、將所述前驅(qū)體用去離子水或無水乙醇洗滌2次,放入110℃的烘箱中干燥2h;

步驟五、在氬氣氣氛下加熱至950℃熱處理10h,制得高效甲醛凈化劑。

表1實(shí)施例1~8制得的高效甲醛凈化劑的粒徑平均尺寸、比表面積及甲醛凈化率。

從表1中可以看出,實(shí)施例1~8制得的高效甲醛凈化劑,晶粒平均尺寸小于46nm;比表面積大于45m2/g,具有混合均勻,比表面積大的特點(diǎn)。另外,實(shí)施例1~8制得的高效甲醛凈化劑甲醛凈化率達(dá)到了95%以上,明顯高于現(xiàn)有產(chǎn)品,具有較強(qiáng)的甲醛凈化能力。

表2實(shí)施例1~8制得的高效甲醛凈化劑儲(chǔ)氧量(μmol CO/g)測試結(jié)果。

從表2中可以看出,實(shí)施例1~8制得的高效甲醛凈化劑,初始樣品儲(chǔ)氧量均達(dá)到了980μmol CO/g以上,平均儲(chǔ)氧量均達(dá)到了1115μmolCO/g,顯著高于現(xiàn)有產(chǎn)品的950μmol CO/g。其次,實(shí)施例1~8制得的高效甲醛凈化劑,1000℃下焙燒8h老化后的儲(chǔ)氧量高于860μmolCO/g,顯著高于現(xiàn)有產(chǎn)品的780μmol CO/g,具有較高的儲(chǔ)氧能力和熱穩(wěn)定性。

雖然,上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對本發(fā)明作了詳盡的描述,但在本發(fā)明基礎(chǔ)上,可以對之作一些修改或改進(jìn),這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此,在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn),均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。

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