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天然沸石吸附甲醛

发布时间:2019-05-31     浏览次数:2134

甲醛是一种原浆性有毒物质,可与蛋白质结合,高浓度或长时间的吸入或接触会产生眼刺激感,造成视力和视网膜选择性损害或引起皮肤过敏、坏死,严重的会出现记忆力减退、嗜睡等神经衰弱症状,更为甚者会引起遗传物质的突变,损伤染色体。在现实生活中,由于目前复合木地板使用的胶粘剂仍以脲醛树脂为主,地板中残留未参与反应的甲醛会以气态形式向周围环境中逐渐释放。再加上建材市场不规范,致使许多人因此中毒。因此,在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位,已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是公认的变态反应源,也是潜在的强制突变物之一。为了降低室内甲醛的浓度,人们采取了各种各样的办法。而吸附技术为解决甲醛问题提供了新的途径。

沸石是一种天然多孔的物质,由于内部空间的特殊构架,使其具有优越的离子交换和吸附等性能。因此本项目研究了天然沸石及其改性后的沸石对甲醛的吸附效果,并探讨了吸附机理,以期对室内空气改善治理提供应用基础。

1、实验材料及实验方法

实验材料:

(1)天然沸石:取自河北围场县,经过X射线衍射(XRD)鉴定,其主要矿物为斜发沸石,其吸铵值为80.63meq/100g,其化学成分见表1。

(2)甲醛、氢氧化钠、盐酸和有机改性剂(HDTMA),均为分析纯化学试剂。

实验方法:

改性沸石的制备

(1)酸改性沸石的制备方法

采用盐酸对沸石进行改性。在常温下,配制一定浓度的盐酸溶液,称取一定质量的沸石使其浸泡在盐酸溶液中,在不断搅拌的情况下经过一段时间的处理,然后过滤,洗涤,干燥,最后过200目筛,放置在干燥器中以备使用。

(2)碱改性沸石的制备方法

采用氢氧化钠对沸石进行改性。在常温下,配制一定浓度的氢氧化钠溶液,称取一定质量的沸石使其浸

泡在氢氧化钠溶液中,在不断搅拌的情况下经过一段时间的处理,然后过滤,洗涤,干燥,最后过200目筛,放置在干燥器中以备使用。

(3)有机改性沸石的制备方法

天然沸石(0。5~0。8mm)在250℃下处理2h,冷却后制成钠型沸石,根据测得的阳离子交换容量,称取一定量的HDTMA与5g钠型沸石于250ml烧杯中,加入100ml去离子水,在磁力搅拌器中搅拌8h,用去离子水洗净沸石后自然风干,从而得到负载不同量的HDTMA的有机改性沸石。

吸附量的测定

37%的甲醛溶液置于密闭容器(干燥器)的下层,将沸石样品平铺在称量瓶的底部,打开盖置于干燥器的上层。测量在一定温度下(25℃),样品对37%甲醛溶液的饱和蒸汽的平衡吸附。由于容器中有大量的水蒸气存在,所以实验结果反映的是沸石对甲醛和水的共吸附现象。考虑到实际室内环境中总是有水蒸气的存在,因此此方法反映的是实际情况。

2、结果与分析

天然沸石对甲醛的吸附

天然沸石对甲醛和水的吸附状况见图1。从图1中可以看出天然沸石对甲醛有一定的吸附量,而且吸附速度很快,在2~3小时之间就已经达到吸附平衡。但是吸附量不是很大。


图 1天然沸石对甲醛和对水的吸附曲线

盐酸改性沸石对甲醛的吸附

盐酸改性沸石对甲醛和水的吸附状况见图2。从图2中看出盐酸改性沸石对甲醛几乎没有吸附。


图 2盐酸改性沸石对甲醛和对水的吸附曲线

碱改性沸石对甲醛的吸附

氢氧化钠改性沸石对甲醛和水的吸附状况见图3。从图3可以看出,经过碱改性的沸石对甲醛几乎没有吸附。


图 3碱改性沸石对甲醛和对水的吸附曲线

盐酸改性沸石和氢氧化钠改性沸石对甲醛几乎不吸附的主要原因,可能是改性后的沸石的孔道中存在着大量的H+或OH-,表现一种电场效应,水是一种极性很强的物质,甲醛只有羰基表现极小的极性,所以改性后的沸石优先吸附水,而对甲醛的吸附不明显。

有机改性沸石对甲醛的吸附

HDTMA改性沸石对甲醛和水的吸附见图4。从图4中可以看出,经过0。5mmolHDTMA改性后的沸石对甲醛有一定的吸附量,其对甲醛的最大吸附量可高达0。0015g/g沸石。随着沸石负载HDTMA浓度的增加,对甲醛吸附也明显增大,对甲醛的最大吸附量可达到0。043g/g沸石。这主要是因为HDTMA提供的憎水基团多了,甲醛是一种急性很弱的物质,所以增大了对甲醛的吸附。其中1。5mmolHDTMA改性的沸石对水的吸附出现最低点可能由于实验误差所造成的。


图 4HDTMA改性沸石对甲醛和对水的吸附曲线

3、结论

天然沸石对甲醛有一定的吸附量,但是吸附量很小;经过盐酸和氢氧化钠改性的沸石对甲醛和水的共吸附与对水的吸附没有明显差别,说明改性后的沸石对甲醛几乎不吸附;经过有机改性的沸石对甲醛的吸附量增加,随着有机改性剂的加入量在一定范围内增加,对甲醛的吸附应增加。

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