多孔矿物材料的甲醛吸附与去除特性研究.doc

・试验研究・ ｜Ｍ＆Ｐ化Ｉ矿物ｓ加Ｉ２００７年增刊 文章编号ｌ００８７５２４（２００７）ｚｋ一００８００３ 多孔矿物材料的甲醛吸附与去除特性研究。 熊 余，王兴华，刘 悦，郑水林 １０００８３） （中国矿业大学化学与环境工程学院，北京 摘要用蛋白土、硅藻土等两种非金属矿物对甲醛进行吸附试验；采用单因素实验方法，考察了甲醛初始量以及环境湿度对甲醛去除率的影响，研究比较了这两种多ｉＬ矿物材料对甲醛的吸附效率。结果得出甲醛初始量为５，ｕＬ、环境湿度为３０％ＲＨ至４０％ＲＨ，硅藻土对甲醛的吸附效率为３８．６４％；蛋白土对甲醛的吸附效率为４６．５８％。 关键词多孔矿物材料；甲醛；吸附； 中图分类号ＴＢ３３２ 文献标识码Ａ ０ 引言 甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌物质， ａ．原料 蛋白土、硅藻土。ｂ．试剂 乙酸铵、乙酰丙酮、乙酸、硫代硫酸钠（Ｎａ２ｓ２０３・５Ｈ２０）、碘化钾、重铬酸钾、碘、９８％硫酸、氢氧化钠、可溶性淀粉、甲醛溶液（３６％～３８％）、分析纯，药品为变色硅胶。 １．２ 也是潜在的强致突变物之一。 甲醛的吸附方法主要有物理吸附法、化学吸附法、热催化氧化法、光催化法、生物法，复合法等。化学法能迅速去除空气中的甲醛，但需要消耗大量化学试剂，成本高，且有些方法所使用的试剂有一定的毒性；还存在反应饱和后载体不易回收、材料浪费量大等问题。热催化氧化法不需要消耗化学试剂，也没有反应饱和的问题，但需要较高的温度，不适宜在室内使用。低温等离子技术处理空气中的有机污染物具有处理速度快、处理量大、反应完全等优点，但存在产生大量氮氧化物和多种自由基气体等新污染物的缺点。光催化技术具有在室温下可以使用、能耗低、无二次污染等优点，但当污染物浓度较高时处理速度较慢。多孑Ｌ非金属矿物具有独特的纳米孔结构、空隙率高、比表面积大、吸附能力强，而且价格低廉，且与环境友好、回收和重复使用方便，但由于研究条件的限制，很少见到这方面的研究报道。本文采用自制的环境仓研究了蛋白土及硅藻土两种多孔矿物材料对甲醛的吸附和去除特性。 １１．１ 实验设备和仪器 电子恒温水浴锅；数显电热鼓风干燥箱；大气 采样仪；分光光度计；电子分析天平；试验所用的两个环境舱（如图１）由北京川北科技公司按要求特制。 ２ １ １一湿度感应器；２－－温度感应器；３－－有机玻璃极； ４一玻璃板（涂放待测样品）；５一小桌子；６－－蒸发ｗｔ（放坦Ｉ『｛醮） 图１多孔矿物材料的甲醛吸附与去除 特性研究环境舱 １．３ 实验 原料和试剂 实验方法 将２０９样品均匀涂在玻璃板上，放入甲醛气 ｛收稿Ｅｌ期２００７０ｌ１９ 作者简介熊余（１９８５一）．男，硕士研究生；专业矿物加工工程；研究方向，非金属矿物材料。 ・ ８０ ・ ・试验研究・ＩＭ＆Ｐ化Ｉ矿物与加Ｉ２００７年增刊氛的环境舱中，每经过０，２，４，６，８个小时进行采图２为蛋白土在甲醛初始量５，ｕＬ，湿度为集，每次采集２０Ｌ气体，溶于２５ｍｌ水中，然后利３０％～４０％ＲＨ时，检测的环境舱内甲醛浓度随用乙酰丙酮作为显色剂（放置在水浴锅中恒温时间的变化曲线和去除率随时间的变化关系。由５０℃，半小时），用分光光度计测量该种气体溶液图２中曲线ｌ，２可以看出，随着时间的推移，相比的吸光度．并以相同条件下标准甲醛溶液的吸光于空白舱，蛋白土表现出递增的吸附去除能力，８ｈ度作为标准，计算出环境舱中游离甲醛的浓度．仍未达到饱和；在实验进行到第８ｈ时，蛋白土对２结果与讨论甲醛的吸附效率达到４６．５８％。由于此时吸附仍２．１甲醛去除率与甲醛初始量的关系未达到饱和点，因此在实验进行的过程中，蛋白土 在温度为常温，环境湿度为２０％ＲＨ～３０％没有出现脱附的现象。 ＲＨ时，不同甲醛初始量下硅藻土和蛋白土的甲 醛去除率列于表１。 表１硅藻土和蛋白土的甲醛去除率 与甲醛初始量的关系 甲醛去除率／％ 甲醛初始量缸Ｌ 硅藻土蛋白土 图２蛋白土吸附甲醛浓度曲线以及甲醛去除率曲线 图３为硅藻土在在甲醛初始量５，ｕＬ，湿度为 由表ｌ可知，当甲醛初始量为５肚Ｌ、环境湿度３０％～４０％ＲＨ时，检测的环境舱内甲醛浓度随为２０％～３０％ＲＨ时，经过８ｈ，硅藻土的甲醛去时间的变化曲线和去除率随时间的变化关系。由除率最高。图３中曲线ｌ，２可以看出，相比于空白舱，硅藻土２．２甲醛去除率与环境湿度的关系同样表现出了对甲醛一定的吸附去除性能，且在 表２所列为常温下甲醛初始量为５“Ｌ时，硅开始时吸附去除率增加加快，而随着时间的推移，藻土和蛋白土的甲醛去除率与环境湿度的关系。吸附去除率增加趋于平缓，在实验进行到第４ｈ蹙２硅藻土和蛋白土的甲醛去除率与环境湿度的关系时，硅藻土对甲醛的吸附效率达到最大值 甲醛去除率／％４３．５７％，之后随着时间的推移，硅藻土的吸附去 环境湿度／％ＲＨ 硅藻土蛋白土除率又呈现出较快下降趋势，即出现脱附现象。 在８ｈ后，硅藻土对甲醛的吸附去除率为３８． ６４％。 蚰 暑 蛆 由表２可以得出，在甲醛初始量一定的情况 蛐“ 下，硅藻土在环境湿度为３０％至４０％ＲＨ时，经ｎｎ “柏 过８ｈ，甲醛最大去除率为３８．６４％；蛋白土在环境“弛湿度为３０％至４０％ＲＨ时的甲醛最大去除率４６．ｕＭ 柚 ５８％。也即在环境湿度为３０％至４０％ＲＨ时蛋北白土的甲醛去除率大于硅藻土。 ２．３甲醛去除率随时间的变化图３硅藻土吸附甲醛浓度曲线以及甲醛支除率曲线 ・８１・ ・试验研究・ＩＭ＆Ｐ化Ｉ矿物与加Ｉ２００７年增刊 ３ 结论 【Ｊ］．ｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｏｍｉｎｏ［ＪＪ・ＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，１９９６（２０５） ２６９～２７５・ ａ．在甲醛初始量５肚Ｌ的情况下，环境湿度为３０％至４０％ＲＨ时，经过８小时，硅藻土对甲醛的吸附去除率为３８．６４％；蛋白土对甲醛的吸附去除率４６．５８％。也即蛋白土的甲醛吸附去除率大于硅藻土。 ｂ．在甲醛初始量５“Ｌ的情况下，环境湿度为３０％至４０％ＲＨ时，经过８ｈ，蛋白土对甲醛的吸 ［７］Ｍｉ‘８“ｉＴｏａ‘３“＿ｃ“”ｉｃａｌ５１”Ｒ８””８１。‘８１８。“７０。８［Ｐ］・ ［８］Ｋ。。ｔ。。。Ａ ｉｎｇ １９８１０９３０． Ｅ，Ｍ。。ｈ。。Ｐ Ａ，Ｆ。ｄ。。ＩＮ，。ｔ。１．Ｒ。。。一 Ｐ。ｔｅｎｔ，ＳＵ８６７４０４． ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄ。ｆ。。。。。ｔｅ ｇａｓ。［Ｊ］．ＵＳＳＲ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｏｒｏｕｓ ｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ ｍｉｎｅｒａｌｍｓｔｅｒｉａｌｆｏｒｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ Ｘｉｎｇ－ｈｕａ， 附仍未达到平衡；而硅藻土在４ｈ后即达到最大的ＸＩＮＯＧＹｕ，ＷＡＮＧ吸附去除率，此后出现脱附现象。 ４ Ｉ。ＩｕＹｕｅ，ＺＨＥＮＧｓｈｕｉｌｉｎ 参考文献 （ｓｃｈｏｏｌｏｆｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ ［１］周秉明，万国・居室中甲酸含量及其释放因子关系的研究［Ｊ］－重庆环境学１９９６，１８（４）２６～２８・ ［２］张忠彬，夏昭林．室内装修对人体健康的潜在影响［Ｊ］．中国 Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｌｌｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） ｅｘ。ｅｒｉｍｅｎｔ ｕｓｅｄ ｏｐａｌ ａｎｄ ｄｉａｔ。ｍｉｔｅ ｈａｄ ａｂｓｏｒｂｕＳｅｄａｎｄｔｈｅｓｅ ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｏｎ ｈａｖｅｂｅｅｎｔｈｅ ｍａｄｅ．Ｓｉｎ９１ｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄｂｅｅｎ 职业Ｎｑ＝－．２００３，３０（４）５２～５４．ｔｏｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｈａｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ［３］唐朝发，张士成，沈德君等．人造板甲醛释放量限值及测试方ｈｕｍｉｄｉｔｙ法的发展［Ｊ］．林产工业，２００５，３２（６）４８～５０ ［４］胡玉娟，黄雪红．竹炭泡沫塑料复合材料对甲醛吸附性能的Ｎｇ［Ｊ］．合成化学．２００５（１３）６０３～６０６． ［５］谢洪柱，吴自强，谢红艳・天然甲醛消除剂的研究［Ｊ］・化工科 技市场－２００５（１）２５～２９・ ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｗ。ｋｉｎｄｏｆ Ｉｘ３ｒｏｕｓ ｍｉｎｅｒａｌｓｗｉｔｈ ｔｈｅｉｒｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅａｄｓｏｒｐｔｉ。“ｅｆｆｉ一 ｃｉｅｎｃｙ・ＴｈｅｒｅｓｕＩｔｓｓｈｏｗｎ。。“。。“‘”８８ ｔｈａｔ ｆｏｒｄｉａｔｏｎｌｉｔｅｔｈｅｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｉｎｉｔｉａｌｈ““ｉｄｉ‘ｙ”“ｇ。ｄ ５肛Ｌ，。“”ｊ”““‘８ｌ ｆ””３０％ＲＨ‘。 ｆｏｒ丌１。ｌｄｅｈｖｄｅ ｒａｎｇｅｄ５８％． ｉｎｉｔｉａｌ‘ｃ。ｎｔｅｎｔ、ｖａ５ＭＬ，ｅ。。ｉｒｏ。ｍ。。ｔａｌｈｊｍｉｄｉｔｙ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓ４６． ｆｒｏｍ ３０％ＲＨｔｏ４０％ＲＨｉｔ，ｓ ［６］Ｓ．Ｎａｋａｂａｙａｓｈｉ，Ｎ．Ｓｕｇｉｙａｍａ，Ｉ．Ｙａｇｉ，Ｋ．Ｕｏｓａｋｉ．Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈ）７ｄｅ ｏｍ ａ ｐｌａｔｉｎｕｍｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｕｒｆａｃｅ Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｏｒｏｕｓ．ｎｌｉｎｅｒａｌｍａｔｅｒｉａｌ；ｆｏ兀ｎａｔｄｅｈｙｄｅ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ （上接第７９页）ＸＵＹａｎ，ＱＩＮＨｕａ，ＤＩＮＧＳｈｕｆａｎｇ ｄ．粉煤灰吸附剂的形成机理为中性模板机 理。 ４ 、（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｒｉｎｇ，ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ 参考文献 ａｎｄＴｅｃｔｌｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎｇＨｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ １ ５００２７，Ｃｈｉｎａ） ［１］中国ｂｔ－＂擎院大连化学物理研究所．沸石分子筛［Ｍ］．北京科 学出版社，１９７８．１５０１５３． Ａｂｓｔｒａｃｔ‘ＦｈｉｓＡＩ（ＯＨ）３ ａｎｄ ｐａｐｅｒｔａｋｅｓｆｌｙａｓｈ ａｓ ｔｈｅｍａｉｎｍａｔｅｒｉａｌ，ｓｕｐｐｌｉｅｓ ［２］程爱华，姚改焕，路瑞．粉煤灰在水处理中的应用［Ｊ］中国 资源综合应用，２００５，（７）２０２２． Ｎａ２Ｓｉ０３‘Ｈ２０ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｌｙ，ＡｄｕＬｔｅｒａｔｅｓｓｏｍｅ ｔｈｅｍ ｗｉｔｈＮａＯＨ ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎｄｏｒｇａｎｉｃｓｔｅｎｃｉｌｃｎｔｓｏｒｂｅｎｔｂｙｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｏ ｍｉｘｅｓｔｏｍａｋｅ ［ｊ］刚 震，李少华，杜志刚，等．以煤矸石为原料合成Ｘ型沸石ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｔｅｓｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｖｓ Ｔｈｅｎ，ｕｓｉｎｇｔｈａｔｔｈｅ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌａｄ－ ｒａｔｅ ［Ｊ］．－－１１－金－Ｎ矿，１９９７，（６）３１３３ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｔ ｂａｓｅ ｒｅｎｔｏｖａｌｏｆ８８ ［４］孙鸿，苏深，马静红，等．煤矸石制备活性炭一沸石复合材料ｌａｎｔｈａｎｕｍ的研究［Ｊ］．煤炭转化，２００５，２８（３）６３６６． ９％．Ｗｉｔｈ ｗｉｔｈ ｆｌｙａｓｈ ｓｏｒｂｅｎｔ ｐｈｅｎｏｌ ｒｅａｃｈｅｓ ｉｔｓｒｉｃｈ ａｎｄｃｈｅａｐｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｍｐｌｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ａｒｅ ａｎｄｉｎｅｘ一 ．［５］江吉吉，宁平，普红平，邓舂玲稀土吸附剂的制备及去除水中ｐｅｎｓｉｖｅ氨氮的研究［Ｊ］武汉ａ－ｌ工；ｋ学学报．２００４，２６（６）１８２０ ［６］王立军，李宝会，金庆华，等．模板剂在沸石合成过程中作用机理的研究［Ｊ］ｊ化学物理学报，２０００，１３（３）３４３３４７ ｕＣｔＳ ＣＯＳｔ，ｔｈｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｄ一 ｎｏｔ ｈａｖｅｓｔｒｏｎｇｅｒｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃａｎ ｏｎｌｙｌｉｚｅｄ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ，ｂｕｔａｌｓｏ ｃａｎ ｂｅｔｕｒｎｉｎｔｏｔｒｅａｓｕｒｅ，ａｎｄ ｃａｎ ｂｅｕｔｉ－ａｒｔｉｃｌｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｂｙｔｈｉｓ ｗａｙｓ ａｎｄ ｍｅａｎｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｒｂｅｎｔａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ Ｓｔｕｄｖ ｏｎ ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｈｅ ４ｉ‘‘。１。。６。。”。“１ｉｑｕｉ８‘ｐ“８５。８“８”１ｉｏ’ｐ“８８。“。。“８“ｉ３“－ ｏｆｌａｎｔｈａｎｕＩＴｌｗｉｔｈｆｌｙ－ａｓｈｂａｓｅｓｏｒｂｅｎｔａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ・ Ｋｅ＿ｗ）ｒｄ８，兰裟“；ｓｋ。ｅｌｅｔ“”ｄｕｈ”小ｉｏｎ；“ｂｅ毗。“” ８２ ・