一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種空氣凈化材料及其制備方法，特別是涉及一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]甲醛是一種無色具有強烈刺激性氣味的氣體，能與人體內的蛋白結合，使其變性，破壞健康細胞，長時間處于低濃度甲醛環境中可引起胸悶、哮喘、呼吸困難、肺氣腫、白血病、甚至癌變，人體一旦吸入高濃度甲醛后會出現呼吸系統的嚴重刺激和水腫、眼刺痛、頭痛等不良反應，對人們的健康造成嚴重影響，嚴重的會危及生命。室內空氣甲醛污染主要來源于裝飾材料中的膠黏劑、涂料、油漆及室內陳列、生活用品，例如:家具、化纖地毯、泡沫塑料等，其甲醛的釋放周期一般都在5?15年，甚至更久。因此研制高效、環保、無二次污染的空氣凈化材料具有重要的應用價值。
[0003]經對現有技術的檢索發現:文獻公開了一種具有除甲醛功能的纖維材料，所述纖維材料是以陽離子交換纖維為基體材料，以所述纖維材料的總體質量為100%計，其中各組分及質量百分含量如下:陽離子交換纖維24.8 %?88.95 %，表面活性劑0.05%?0.2 %，高分子有機胺類化合物11%?75%。該去除甲醛材料在應用過程中容易受到使用環境溫度、濕度等諸多外界因素的影響，產生游離的氨揮發到空氣中，引入新的污染物。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料及其制備方法。植物纖維中含有的纖維素纖維含有大量的細胞腔，細胞腔間壁含有紋孔等通道，通過高速攪拌產生的剪切力、細胞腔內外壓差及細胞腔內外溶液的濃度差，使活性組分粒子通過纖維端口和紋孔滲透，擴散到胞腔中，然后采用穩定助劑將填充的活性組分粒子穩定在細胞腔內壁上，從而制得常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。所述的去除甲醛的常溫催化氧化植物纖維材料，可以將氣體污染物甲醛催化氧化而轉化為無害的水和二氧化碳，不受外界應用環境的影響，沒有二次污染，對甲醛的凈化容量大，凈化效率快。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現。
[0006]—種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料的制備方法，采用物理胞腔填充法將活性組分粒子經攪拌、疏散、浸漬，填充到預處理過的植物纖維中細胞腔的內壁上，制得常溫催化氧化甲醛的植物纖維材料。
[0007]進一步地，在上述制備方法中，所述的植物纖維為活性組分的載體，其主要成分為漂白針葉木漿、漂白闊葉木漿、草漿、竹漿、棉漿中的一種或其中幾種的組合。
[0008]進一步地，在上述制備方法中，所述的活性組分為納米二氧化猛粉體。
[0009]本發明提供了一種常溫催化氧化甲醛植物纖維材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010]第一步、植物纖維預處理:稱取一定量的絕干植物纖維，用打漿機進行疏解和輕度打漿；
[0011]第二步、活性組分填料制備:將一定量的活性組分粒子分散在硫酸鋁水溶液中，攪摔，制得填料懸浮液；
[0012]第三步、植物纖維載體的制備:將第一步中配備好的漿料分散在的硫酸鋁的水溶液中，分散均勻后，將打漿酶添加到分散的漿液中，繼續攪拌、分散；
[0013]第四步、活性組分的負載:將第三步中制備好的植物纖維載體加入到活性組分填料懸浮液中，繼續攪拌，然后向其中添加穩定助劑，繼續對混合楽料處理3?5h。
[0014]第五步、植物纖維材料的后處理:用蒸餾水充分洗滌填充處理后的植物纖維，再用硫酸鋁溶液洗滌，最后用清水沖洗，烘干，即得到常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。
[0015]進一步地，在上述制備方法中，優選地，包括如下步驟:
[0016]第一步、植物纖維預處理:稱取一定量的絕干植物纖維，用打漿機進行疏解和輕度打漿，控制打漿度在15?65° SR，備用。其中打漿度優選25-45° SR。
[0017]第二步、活性組分填料制備:將一定量的活性組分粒子納米級二氧化錳粉體(活性組分與絕干植物纖維載體質量比1.5?4.5:1)分散在0.05?0.35g/L硫酸鋁水溶液中，控制活性組分粒子的質量濃度10?50g/L，在轉速500?1500r/min的條件下攪拌，制得填料懸浮液，其中，活性組分與絕干植物纖維載體質量比優選為2.1-3.8:1。
[0018]第三步、植物纖維載體的制備:將第一步中配備好的漿料分散在0.05?0.35g/L的硫酸鋁的水溶液中，植物纖維質量濃度控制在5?35g/L的范圍內，在轉速為500?1500r/min的條件下分散1min后，按打楽酶與絕干植物纖維質量比為0.1?1.5mL:1kg將打楽酶添加到分散的楽液中，繼續攪拌、分散20?60min。
[0019]第四步、活性組分的負載:將第三步中制備好的植物纖維載體加入到活性組分填料懸浮液中，提高攪拌速度至1800?3200r/min，繼續攪拌，分散25?45min，然后降低攪拌速度350?850r/min，并向其中添加穩定助劑，繼續對混合楽料處理3?5h。
[0020]第五步、植物纖維納米材料的后處理:用蒸餾水充分洗滌填充處理后的植物纖維，再用硫酸鋁溶液洗滌I?3h，最后用清水沖洗，直至PH為6?8，在50?105 °C條件下烘干，即得到常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。其中，烘干溫度優選為70?90°C。
[0021]進一步地，在上述制備方法中，第一步中應用到的植物纖維長度要控制在0.10?4.15mm的范圍內。
[0022]進一步地，在上述制備方法中，第四步中應用到穩定劑其組分為聚乙稀亞氨(PEI)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(ΡΕ0)、改性淀粉中的一種或其組合。穩定助劑與絕干植物纖維質量比為2?8mg: lg。
[0023]本發明提供上述述制備方法得到的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料。
[0024]發明有益效果
[0025]1、本發明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料，其應用形式可以是絮狀、添加到無紡布中、或是加工成紙、布等形式，直接黏貼或放置在家具，家電，汽車駕駛室的隱蔽處，可以做成工藝品擺放在家中，可以直接制作為空氣凈化器的濾芯材料，應用形式靈活多樣。
[0026]2、本發明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料，將納米級活性組分填充到植物纖維細胞腔內壁上，大幅度的提升凈化材料本身的比表面積，增加了室內氣態污染物與活性組分的接觸面積及碰撞概率，因而甲醛的去除速度快、凈化效率高。
[0027]3、本發明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料，是將室內氣體污染物在凈化材料的催化氧化作用下將甲醛常溫轉化成無害的水和二氧化碳，不會產生二次污染。
[0028]4、本發明制備的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料對甲醛的穿透容量能夠達到5.76mg/g，活性組分的填充度能夠達到0.25g/go
[0029]5、本發明制備常溫催化氧化甲醛植物纖維材料的方法，制備工藝簡單、低能耗、成本低。應用到的原材料及制備過程采用的化學助劑性能穩定，可以循環利用，不會造成環境污染。
[0030]6、本發明常溫催化氧化甲醛植物纖維材料制備工藝中添加了打漿酶，在植物纖維載體的制備過程中改變纖維細胞外壁的微觀結構，使活性組分納米粒子更容易填充到纖維細胞腔內，因而增加了有效組分在植物纖維細胞腔內的填充度。同時，加快漿料的處理速度，提升漿料的處理效果，降低了生產工藝的能耗。
【具體實施方式】
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[0031]下面對本發明的實施案例作詳細說明:本實施案例均以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施案例方式和具體的實施過程，但是本發明的保護范圍不限于下述的實施案例。
[OO3 2 ] 本發明的常溫催化氧化植物纖維材料對甲醛的凈化性能評價在Φ 5mm、長2 8 Omm直型石英反應管反應器中進行，催化材料測試質量為0.2g，甲醛動態檢測系統的甲醛發生濃度為2.40?3.60??111，載氣為空氣。檢測試驗在室內溫度18?35°(:，相對濕度35?70%冊，常壓環境條件下進行，反應氣體積流量為500mL/min，由英國PPM公司htv-m記錄型甲醛檢測儀檢測出甲醛濃度并計算得到甲醛穿透容量。
[0033]甲醛穿透容量為Ig的常溫催化氧化甲醛植物纖維材料凈化的甲醛氣體污染物的質量。
[0034]本發明的常溫催化氧化植物纖維材料對活性組分粒子填充量的判定是將植物纖維材料樣品在105 °C條件下