[发明专利]无机硅纳米吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有害气体吸附材料，具体是一种吸附空气中的有毒有害气体（甲醛、氨、苯、TVOC等）、异味、水份的无机硅纳米吸附剂及其制备方法。

背景技术

目前，对有害气体的处理有化学吸附和物理吸附等手段，化学吸附较常见的是高锰酸钾负载的活性氧化铝材料，以氧化铝为载体，以高锰酸钾为活性物质，但是高锰酸钾本身具有腐蚀性，对组织有刺激性，易污染皮肤致黑色，口服黏膜黑染，胃出血，肝肾损害等，高锰酸钾致死量约为10克。物理吸附以活性炭及其衍生产品为主要代表，但是活性炭易燃，属于危险品，并且携带大量黑色粉尘，会污染室内、车内环境，带来安全隐患。

现有的空气净化器，主要采用臭氧净化技术、负离子除尘技术和高压静电技术，臭氧技术具有杀菌、除臭作用，但对有机污染物的去除效率低；另外，臭氧本身对人体和环境有害。负离子和高压静电技术是一种物理作用，能去除空气中的烟尘，但对化学、生物、微生物等造成的污染无法去除净化。在空气净化器产品构造中，内部填充的活性炭承担吸附甲醛的主要功能，但是因活性炭本身存在吸附饱和值，并且吸附前后无变化，让使用者无法做出正确辨别，电子元件又不方便拆卸更换，久而久之，产品会成为一件高价购买的装饰品。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含有大量纳米级微孔结构的无机硅纳米吸附剂及其制备方法，主要解决室内、车内等相对封闭环境中有毒有害气体（甲醛、氨、苯、TVOC等）、异味及潮气对人类生活中的危害，具有化学性质稳定、吸附性能高、热稳定性好、机械强度较高的特点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种无机硅纳米吸附剂，所述吸附剂的化学组成及其质量百分比是：Fe?O?：0.020-0.024%，Al?O?：0.11-0.15%，CaO：0.022-0.026%，SiO?：95.10-95.30%，余量为烧失量；所述吸附剂的比表面积为200㎡/g-2000㎡/g，平均孔径为0.5nm-20nm，总孔容为0.1ml/g-10ml/g。

优选地，所述吸附剂的化学组成及其质量百分比是：Fe?O?：0.022%，Al?O?：0.13%，CaO：0.024%，SiO?：95.18%，烧失量：4.644%；所述吸附剂的比表面积为750-900㎡/g，平均孔径为1.0-2.5nm，总孔容为0.35-0.5ml/g。

上述无机硅纳米吸附剂无毒、无味、无色或白色，固体球形、半球形、块状、不规则块状、粉状，不可燃、不溶于水、不挥发。

上述无机硅纳米吸附剂的制备方法，按下述步骤进行：

（1）原料制备：以特殊工艺制备硫酸溶液，其中硫酸质量比浓度为5-40%，以特殊工艺制备硅酸钠溶液，其中硅酸钠质量比浓度为5-50%。在5℃-80℃的环境下，在1-15MPa的压力下喷出，在空气中造粒，进行雾化；

（2）雾化：将配比溶液喷出至常温空气环境中，溶液凝结雾化，撒入接收器，接收器中水含酸的质量比浓度为10^-8.5%-10^-3%；

（3）变温静置：无机硅纳米吸附剂的静置时间为4.5min-15h，静置温度为5-85℃，分阶段逐渐加温静置，以更好的使产品配合活化完成产品技术要求；

（4）活化：

A.酸活化：使用交换酸进行酸泡，酸泡温度10-90℃，酸泡时间1-12h，交换酸的质量比浓度为0.02%-10%，交换酸的最高液面高出凝胶最高面的高度为5-60cm；

B.水活化：采用纯净水浸泡，并且鼓气使无机硅与水充分接触，温度为20-90℃；

C.酸浸泡：水含酸的质量比浓度为10^-8%-0.001%；

D.高温活化：在温度为50-200℃高温活化，加热减量过程中环境的湿度0.1%-99%。

（5）加强：重复步骤（4）A、（4）B，加强制备环节中指标及数据控制精度，使无机硅纳米吸附剂比表面积为200㎡/g-2000㎡/g，平均孔径为0.5nm-20nm，总孔容为0.1ml/g-10ml/g。

优选地，步骤（1）中硅酸钠模数为3.25-3.45。

优选地，步骤（2）中酸含量的质量浓度比为10^-5%-10^-8.5%。

优选地，所述步骤（4）A中交换酸的质量比浓度为0.8%-6%，酸泡温度为40-50℃，酸泡时间2-8h。