[发明专利]CTAB改性膨胀石墨的制备方法及在吸附甲醛气体的用途

说明书

技术领域

本发明涉及CTAB改性膨胀石墨的制备及其应用领域，特指CTAB改性膨胀石墨的制备方法及其在甲醛气体处理方面的应用。

背景技术

膨胀石墨是一种廉价而用途极广的材料，广泛应用于密封、导电、吸附、阻燃防火、催化和医学材料等领域，尤其是在废液、废气及含油废水的处理方面。甲醛是一种挥发性很强的有机化合物，对人体健康有重要影响，其对人体粘膜和皮肤有强烈的刺激作用，国际癌症研究所将其列为可疑致癌物质，是室内空气的主要污染物之一。室内是人们活动最为频繁的场所，环境质量的优劣直接影响到每个居民的身体健康，由于建筑保温绝热和室内装饰美化导致有害有机挥发物质浓度愈来愈高，其中甲醛污染问题尤为突出。目前对甲醛的治理方法主要有化学反应法、生物分解法和吸附法。吸附法具有脱附效率高、脱除速度快、富集功能强、不易造成二次污染等优点，成为近年来治理甲醛的主要方法。常用的吸附剂有：活性炭、活性炭纤维、沸石、硅胶等。虽然这几种吸附剂比表面积大、吸附能力强，但它们的孔结构大都以微孔为主，因此多发生单分子层吸附。而膨胀石墨虽然表面积不如其它几种吸附剂，但其特有的以大中孔为主及通孔的孔结构，为多分子层吸附乃至在孔内发生凝聚提供了条件，因此，利用膨胀石墨特别是改性膨胀石墨作为吸附剂治理室内甲醛污染有很大的发展前景。陈志刚、孙力学等人首次以氨水为改性剂对膨胀石墨进行改性处理并用于甲醛气体的吸附，而以CTAB为改性剂对膨胀石墨进行改性处理并应用于甲醛气体的处理还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种CTAB改性膨胀石墨的制备方法及其在甲醛气体处理方面的应用。其将以天然鳞片石墨所制得的可膨胀石墨用CTAB进行表面改性。通过优化可膨胀石墨与CTAB的比例、浸渍温度、浸渍时间等工艺参数来使膨胀石墨表面负载含氮官能团。

本发明具体工艺过程是：将可膨胀石墨在一定温度下浸泡在0.01～0.5mol/L的CTAB溶液中，一定时间后水洗、烘干、膨化，得到改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和CTAB的比例为1：0.1～1：1，浸渍温度为40～100℃，浸渍时间为1～8h。将所制得的改性膨胀石墨用于对甲醛的静态和动态吸附。

本发明制备出的改性膨胀石墨是经过CTAB浸渍的膨胀石墨，CTAB的加入增大了膨胀石墨的比表面积，增加了表面的活性，使吸附质在孔内发生多分子层吸附乃至发生凝聚。

甲醛含有羰基极性基团，为极性吸附质，而膨胀石墨为表面非极性的非极性吸附剂，对极性吸附质的吸附能力较低，CTAB改性后的膨胀石墨在膨胀石墨表面引入了含氮官能团。

本发明的优点在于：经过CTAB溶液改性后的膨胀石墨提高了孔容，增加了表面活性，表面负载了丰富的官能团，因此提高了对甲醛的吸附能力，可用于室内空气的净化。

附图说明

图1改性前后膨胀石墨孔结构的SEM照片

图2CTAB改性前后膨胀石墨对甲醛的静态吸附曲线

图3CTAB改性前后膨胀石墨对甲醛的动态吸附曲线

具体实施方式

实施例1：将一定量的以天然鳞片石墨为原料制备的可膨胀石墨在一定温度下，浸泡在0.01mol/L的CTAB溶液中，经水洗、烘干、膨化，制得改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和CTAB比例为1：0.1，浸泡温度为40℃，浸泡时间为1h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达270mg/g。

实施例2：将一定量的以天然鳞片石墨为原料制备的可膨胀石墨在一定温度下，浸泡在0.04mol/L的CTAB溶液中，经水洗、烘干、膨化，制得改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和CTAB比例为1：0.1，浸泡温度为70℃，浸泡时间为1.5h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达1200mg/g。

实施例3：将一定量的以天然鳞片石墨为原料制备的可膨胀石墨在一定温度下，浸泡在0.02mol/L的CTAB溶液中，经水洗、烘干、膨化，制得改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和CTAB比例为1：0.1，浸泡温度为60℃，浸泡时间为1.5h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达610mg/g。

实施例4：将一定量的以天然鳞片石墨为原料制备的可膨胀石墨在一定温度下，浸泡在0.04mol/L的CTAB溶液中，经水洗、烘干、膨化，制得改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和CTAB比例为1：0.4，浸泡温度为70℃，浸泡时间为1.5h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达840mg/g。