本發(fā)明屬功能材料領域，涉及一種除甲醛材料及其制備方法，具體是一種以活性炭為主要成分、可吸收并通電降解甲醛的顆粒狀除甲醛材料及其制備方法。
背景技術：
甲醛為無色氣體，有特殊的刺激氣味，對人眼、鼻等有刺激作用。長期、低濃度接觸甲醛會引起頭痛、頭暈、乏力、感覺障礙、免疫力降低，并可出現(xiàn)瞌睡、記憶力減退或神經(jīng)衰弱、精神抑郁等。在室內(nèi)的濃度大于0.08mg/m3的甲醛濃度可引起眼紅、眼癢、咽喉不適或疼痛、聲音嘶啞、噴嚏、胸悶、氣喘、皮炎等，是眾多疾病的主要誘因。
目前，在去除室內(nèi)空氣中的甲醛等有害氣體方面，應用最多的仍然為活性炭，但是因為其存在容易吸收飽和并且在吸收飽和之后會再次釋放造成二次污染等問題，已經(jīng)無法滿足人們的需求。隨著近幾年人們對室內(nèi)空氣質量的關注度不斷增加，在室內(nèi)空氣凈化行業(yè)逐漸產(chǎn)生了一些新的除醛技術，如：二氧化鈦光觸媒技術、紫外臭氧技術、等離子體除醛技術、負氧離子除醛技術和納米鉑技術等。但是這些技術都存在著較大的應用限制，二氧化鈦光觸媒技術需要在400nm以下的紫外線的存在下才能起到降解甲醛的作用，而自然光中紫外線的含量極少，所以該技術實際應用效率較低。在紫外臭氧技術方面，因為紫外線和臭氧均對人體有較大傷害，所以并不適合應用在家居環(huán)境中。等離子體除醛技術和負氧離子除醛技術除醛效率較低，且去除率也較低，無法滿足家居環(huán)境需求。納米鉑因其造價昂貴，目前無法進行普及應用。低成本、易于普及應用的高效除甲醛材料的研發(fā)是一個亟待解決的技術問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種活性炭基除甲醛材料及其制備方法，以凹凸棒土、活性炭、石墨粉、高錳酸鉀等常規(guī)原料制備顆粒狀除甲醛材料，吸收率高，在施加低電壓(3～24V)后可以將吸收的甲醛慢慢降解，解決了現(xiàn)有技術除醛效率低、應用條件要求高、成本高等問題。
本發(fā)明所采用的技術方案：
一種活性炭基除甲醛材料，其特征是將凹凸棒土、活性炭、二氧化鈦、石墨粉、高錳酸鉀和活性氧化鋁粉(x-p晶相Al2O3)加去離子水溶解，經(jīng)磁力攪拌、真空抽濾后塑造成顆粒狀，高溫處理得到成品，其中各成分的重量百分比為：凹凸棒土5～20％、活性炭50～70％、二氧化鈦1～5％、石墨粉1～5％、高錳酸鉀2～15％、活性氧化鋁粉(x-p晶相Al2O3)10～20％，以上各成分百分比含量之和為百分之一百。
一種上述活性炭基除甲醛材料的制備方法，其具體步驟如下：
1、二氧化鈦分散液的配置：按1～5％的濃度取納米級二氧化鈦置于去離子水中，磁力攪拌30～40min，攪拌溶解后倒入超聲波分散儀中分散30～50min，制得二氧化鈦分散液；
2、高錳酸鉀溶液的配置：將高錳酸鉀按2～15％的濃度溶解于去離子水中，磁力攪拌20～40min，制得高錳酸鉀溶液；
3、活性炭負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的50～70％的質量比例秤取活性炭，粉碎并過50～100目篩，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌2～5h，真空抽濾，濾出后放入馬弗爐中350～750℃處理1～2h，得到活性炭負載高錳酸鉀；
4、活性氧化鋁負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的10～20％的質量比例秤取活性氧化鋁粉(x-p晶相Al2O3)，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌2～5h，得到活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液；
5、取凹凸棒土粉碎并過100目篩，按配比取凹凸棒土和石墨粉，以及活性炭負載高錳酸鉀，倒入活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌30～60min，真空抽濾，濾出后放入烘箱中50～70℃烘干，烘干后粉碎過100目篩；
6、將步驟5)所得產(chǎn)物倒入二氧化鈦分散液中，磁力攪拌2～5h，真空抽濾，塑造成單粒質量不超過1g的顆粒，放入馬弗爐中隔氧200～350℃處理1h，冷去后得到產(chǎn)成品。
所述磁力攪拌的轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃。
本發(fā)明工藝簡單，以凹凸棒土、活性炭、石墨粉、高錳酸鉀等常規(guī)原料制備顆粒狀除甲醛材料，甲醛吸收率高，在通電后又可將吸收的甲醛慢慢降解，解決了現(xiàn)有技術除醛效率低、應用條件要求高、成本高等問題，具有成本低、除醛效率高、無污染、應用條件要求低等特點。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法,通常按照常規(guī)條件,或按照制造廠商所建議的條件。
實施例一
1、二氧化鈦分散液的配置：按2％的濃度取納米級二氧化鈦置于去離子水中，磁力攪拌30min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，攪拌溶解后倒入超聲波分散儀中分散40min，制得二氧化鈦分散液；
2、高錳酸鉀溶液的配置：將高錳酸鉀按8％的濃度溶解于去離子水中，磁力攪拌30min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，制得高錳酸鉀溶液；
3、活性炭負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的60％的質量比例秤取活性炭，粉碎并過50～100目篩，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌3h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，濾出后放入馬弗爐中600℃處理1h，得到活性炭負載高錳酸鉀；
4、活性氧化鋁負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的13％的質量比例秤取活性氧化鋁粉(x-p晶相Al2O3)，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌2h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，得到活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液；
5、取凹凸棒土粉碎并過100目篩，分別按成品材料總質量的14％、3％的質量比例秤取凹凸棒土和石墨粉，然后與活性炭負載高錳酸鉀一起倒入活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌40min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，濾出后放入烘箱中50℃烘干，烘干后粉碎過100目篩；
6、將步驟5)所得產(chǎn)物倒入二氧化鈦分散液中，磁力攪拌3h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，塑造成單粒質量不超過1g的顆粒，放入馬弗爐中隔氧280℃處理1h，冷去后得到產(chǎn)成品。
實施例二
1、二氧化鈦分散液的配置：按5％的濃度取納米級二氧化鈦置于去離子水中，磁力攪拌40min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，攪拌溶解后倒入超聲波分散儀中分散50min，制得二氧化鈦分散液；
2、高錳酸鉀溶液的配置：將高錳酸鉀按10％的濃度溶解于去離子水中，磁力攪拌30min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，制得高錳酸鉀溶液；
3、活性炭負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的55％的質量比例秤取活性炭，粉碎并過50～100目篩，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌4h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，濾出后放入馬弗爐中450℃處理2h，得到活性炭負載高錳酸鉀；
4、活性氧化鋁負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的18％的質量比例秤取活性氧化鋁粉(x-p晶相Al2O3)，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌4h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，得到活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液；
5、取凹凸棒土粉碎并過100目篩，分別按成品材料總質量的8％、4％的質量比例秤取凹凸棒土和石墨粉，然后與活性炭負載高錳酸鉀一起倒入活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌50min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，濾出后放入烘箱中60℃烘干，烘干后粉碎過100目篩；
6、將步驟5)所得產(chǎn)物倒入二氧化鈦分散液中，磁力攪拌5h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，塑造成單粒質量不超過1g的顆粒，放入馬弗爐中隔氧220℃處理1h，冷去后得到產(chǎn)成品。
實施例三
1、二氧化鈦分散液的配置：按3％的濃度取納米級二氧化鈦置于去離子水中，磁力攪拌30min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，攪拌溶解后倒入超聲波分散儀中分散30min，制得二氧化鈦分散液；
2、高錳酸鉀溶液的配置：將高錳酸鉀按4％的濃度溶解于去離子水中，磁力攪拌40min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，制得高錳酸鉀溶液；
3、活性炭負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的65％的質量比例秤取活性炭，粉碎并過50～100目篩，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌5h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，濾出后放入馬弗爐中700℃處理1h，得到活性炭負載高錳酸鉀；
4、活性氧化鋁負載高錳酸鉀處理：按成品材料總質量的15％的質量比例秤取活性氧化鋁粉(x-p晶相Al2O3)，倒入1/2的高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌2h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，得到活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液；
5、取凹凸棒土粉碎并過100目篩，分別按成品材料總質量的10％、3％的質量比例秤取凹凸棒土和石墨粉，然后與活性炭負載高錳酸鉀一起倒入活性氧化鋁負載高錳酸鉀溶液中，磁力攪拌30min(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，濾出后放入烘箱中70℃烘干，烘干后粉碎過100目篩；
6、將步驟5)所得產(chǎn)物倒入二氧化鈦分散液中，磁力攪拌3h(轉數(shù)為1000～1800r/min，溫度為25～37℃)，真空抽濾，塑造成單粒質量不超過1g的顆粒，放入馬弗爐中隔氧320℃處理1h，冷去后得到產(chǎn)成品。
除甲醛試驗效果鑒定：
1、實驗材料：
玻璃箱，規(guī)格為0.5×0.5×1.0m。甲醛發(fā)生器(加熱爐上放置蒸發(fā)皿)。除醛材料實驗裝置(包括風機、除甲醛材料填充盒、3支架、4.12V直流電壓)。甲醛發(fā)生器、除醛材料實驗裝置放置于玻璃箱中。
甲醛標準貯備溶液：取2.8ml含量為36～38％甲醛溶液，放入1L容量瓶中，加水稀釋至刻度。此溶液1ml約相當于1mg甲醛。
2、甲醛檢測方法：
國標GB/T15516乙酰丙酮分光光度法。
3、檢測玻璃箱中甲醛含量自然衰減曲線
向甲醛發(fā)生器中加入0.3ml的甲醛標準儲備液，封閉玻璃箱，接通甲醛發(fā)生器電源，開啟風扇，5min后關閉甲醛發(fā)生器和風扇，檢測時間點記為0，檢測起始濃度，每隔30min檢測一次，檢測時間為5小時，重復3次實驗，每測完一次重復后需用去離子水將甲醛模擬玻璃箱內(nèi)表面清洗3遍，放置自然通風處24小時后在進行第二次重復實驗。實驗結果見表1：
表1甲醛自然衰減
上述結果表明，甲醛在環(huán)境中自然降解的降解率非常低，一般情況下只能依靠相應的措施才能將甲醛去除。
4、除甲醛材料降解甲醛實驗
分別秤取實施例一、二、三所得除甲醛材料5g，置于除甲醛材料實驗裝置中，向甲醛發(fā)生器中加入0.3ml的甲醛標準儲備液，封閉玻璃箱，接通甲醛發(fā)生器電源，開啟風扇，5min后關閉甲醛發(fā)生器和風扇。檢測時間點記為0，檢測起始濃度，開啟除甲醛材料實驗裝置的風機后，每隔30min檢測一次，待兩次檢測濃度不變時，視為吸收飽和，接通除甲醛實驗裝置的電極電源后，每隔30min檢測一次，檢測總時間為5小時，重復3次實驗，每測完一次重復后需用去離子水將甲醛模擬玻璃箱內(nèi)表面清洗3遍，放置自然通風處24小時后在進行第二次重復實驗。記錄實驗數(shù)據(jù)，計算平均數(shù)。實驗結果見表2：
表2除甲醛材料去除甲醛效果
上述除甲醛結果表明，本發(fā)明所提供的除甲醛材料具有較好的吸收率，且在通電后可以將所吸收的甲醛降解，解決了常規(guī)使用活性炭吸附甲醛存在容易吸收飽和，吸收后再次釋放造成二次污染等問題，具有成本低、除醛效率高、無污染、應用條件要求低等特點，適于推廣應用。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。