[发明专利]基于硅藻土的粉状过滤材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及过滤材料的制备

背景技术

甲醛的分子式为HCHO，分子量为30.03，是最简单的醛类，通常情况下是一种可燃、无色及有刺激性的气体。甲醛是一种重要的有机原料，主要用于塑料工业(如制酚醛树脂、脲醛塑料)、合成纤维(如合成维尼纶聚乙烯醇缩甲醛)、皮革工业、医药、染料等。然而，甲醛具有明显的毒性。人吸入60～120mg/m³，发生支气管炎、肺部严重损害；人吸入12～24mg/m³，鼻、咽粘膜严重灼伤、流泪、咳嗽；人经口10～20ml，致死。人吸入20～70mg/m³长时间，食欲丧失、体重减轻、无力、头痛、失眠；人吸入12mg/m³长期接触，嗜睡、无力、头痛、手指震颤、视力减退。哺乳动物体细胞突变：人淋巴细胞130μmol/L；而且还可能对生殖系统产生不良影响，并且可能导致癌症。据报道，甲醛对眼睛、呼吸道及皮肤有强烈刺激性。接触甲醛蒸气引起结膜炎、角膜炎、鼻炎或支气管炎，由此可能引起喉痉挛、声门水肿、肺炎、肺水肿。另外，甲醛对皮肤有原发性刺激和致敏作用。可致皮炎。浓溶液可引起皮肤凝固性坏死。口服灼伤口腔和消化道，可发生胃肠道穿孔、休克和肝肾损害。长期接触低浓度甲醛可有轻度眼及上呼吸道刺激症状、皮肤干燥、皲裂。

室内环境中甲醛主要来自于家具和织物、木制品填料、建筑来源、清洁剂、化妆品和个人用品等，其中主要是人造板材。根据GB/T18883-2002《室内空气质量标准》，空气中的甲醛含量应≤0.10mg/m³，而目前室内空气中甲醛含量很多均超出国家标准，因此给人们的健康带来了非常严重的威胁。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。硅藻土主要分布在中国、美国、丹麦、法国、罗马尼亚等国。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。我国硅藻土储量3.2亿吨，远景储量达20多亿吨，主要集中在华东及东北地区，其中规模较大，储量较多的有吉林(54.8％)、浙江、云南、山东、四川等省。

硅藻土的密度1.9-2.3g/cm³，堆密度0.34-0.65g/cm³，比表面积40-65m/g，孔体积0.45-0.98m，吸水率是自身体积的2-4倍，熔点1650C-1750℃，在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造。硅藻土具有一定的化学活性，同时因其独特的结构特征，使得硅藻土具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的物性。

基于硅藻土的材料有很多，但是仍存在很多亟待解决的问题。从产品的功能效果上看，由于过于强调和依赖硅藻土单一的性能，虽大量采用硅藻土，但没有吸附分解甲醛、有害气味效果并不明显。有的还大量复配高岭土、云母类的矿物粉，其实硅藻土的伴生矿中就含有大量的高岭石及云母粘土矿，造成材料浪费的同时还显著增加了制造成本。

以上这些产品存在着不容忽视的缺点。例如硅藻土本身不具备胶凝性，如果为了提高其粘结性及强度，采用诸如水泥等增强材料进行复合，导致硅藻土不但无法循环使用，而且限制了硅藻土的吸附功能，最直接的效果就是吸附性能下降。有的使用树脂类粘结剂，堵塞了硅藻土的微小细孔，造成分解甲醛能力下降。

鉴于甲醛的重要性和危害性以及硅藻土作为过滤材料的功能不足的问题，有必要提供能够充分挖掘硅藻土的过滤性能尤其是吸滤甲醛功能的材料和方法。

发明内容

为了解决硅藻土作为过滤材料使用过程中存在的上述一种或者多种问题，本发明提供了一种用于制备基于硅藻土的粉状过滤材料的方法、由该方法制得的基于硅藻土的粉状过滤材料以及该材料在空气过滤尤其是甲醛吸滤中的应用。

本发明在第一方面提供了一种用于制备基于硅藻土的粉状过滤材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)获得硅藻土粉末；

(2)将所述硅藻土粉末与一元碱水溶液蒸煮，获得硅藻土蒸煮液；

(3)将所述硅藻土蒸煮液过滤，获得硅藻土蒸煮滤液；

(4)向所述硅藻土蒸煮滤液添加甘油并搅拌均匀，得到第一混合物；

(5)向所述第一混合物中添加聚乙烯吡咯烷酮并搅拌均匀，得到第二混合物；

(6)向所述第二混合物中添加乙醇并搅拌均匀，得到第三混合物；

(7)将所述第三混合物的pH调节至pH5至6，然后在室温静置至胶凝，得到第一硅藻土凝胶；