一种吸附室内甲醛气体的海泡石基内墙砖制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种吸附室内甲醛气体的海泡石基内墙砖的制备方法，属于净化室内空气用的建筑材料制备技术。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的提高，人们越来越注重生活的质量，特别是家居环境中的空气质量。而近些年来，大量的室内装饰材料所释放的气体严重污染了室内空气，其中以甲醛气体最为显著。人们长期生活在甲醛超标的环境中，会出现呼吸道、感官器官病变，甚至肝损伤、肾功能衰竭、染色体病变等症状，因此对甲醛的防护已成为急需解决的问题。
[0003]市面上目前未见到海泡石基壁材的产品，中国专利《一种带有海泡石层的墙纸》(公开号CN103938496A)，主要是在墙纸基层上涂覆海泡石层，通过胶黏层与墙纸基层连接，所用胶黏层为糯米胶，该墙纸对于甲醛是具有一定的吸附能力，但吸附能力不强，且使用胶黏层连接导致墙纸的使用寿命也较短。
[0004]中国专利《一种有机改性海泡石吸附剂的制备方法》(公开号CN103316639A)，该专利以海泡石为原料，用盐酸酸化海泡石，再用纤维素经水热反应制备得到有机改性海泡石，使海泡石表面具有对有机污染物有一定的吸附能力的含C-H，OH官能团的无定型碳，但该专利未涉及产品强度方面的信息，即不能作为建筑板材使用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有吸附甲醛气体的高强度海泡石基多孔内墙砖的制备方法，该海泡石基内墙砖对室内的甲醛气体具有高效的吸附作用。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用水热固化技术，该技术是一种低温高压合成技术，主要优势是能保留海泡石原有的孔结构，还可生成水化硅酸钙、托勃莫来石等矿物，提高了所制备材料的多孔性与强度，使得制备好的材料具有很好的吸附甲醛性能和调湿性能。制备过程中添加钙质原料及适量的水，制备工艺简单，制得的产品强度高，完全符合内墙砖的使用需要。
[0007]本发明的具体工艺如下:
[0008]先将海泡石在球磨机中磨成粉，过100目一200目筛子，再将筛下的海泡石烘干。量取烘干的海泡石:钙质原料=50 % —100 %: 10 %—50 %质量百分比，混合后加水，水的加入量为混合物总质量的10% — 40%，搅拌均匀，在10 — 40MPa的压力下制成块状内墙砖样品，接着将制成的块状内墙砖样品放入高压水热反应釜中，控制反应温度为100—220°C，反应时间为3— 24h，得到海泡石基多孔内墙砖。
[0009]经检测，制得的海泡石基多孔内墙砖的成分结构包括海泡石原有结构，还生成了水化硅酸钙凝胶、托勃莫来石等无机矿物，抗折强度大约为9-16MPa。
[0010]本发明采用的海泡石为湖南省湘潭县鸿雁海泡石有限公司提供，所用钙质原料为国药集团生产的氢氧化钙。
[0011]与现有技术相比，本发明具有如下显著的优点和进步:
[0012]1、与现有的内墙砖制造工艺相比，本发明采用水热合成技术，工艺简单，节约能源，海泡石原料和钙质原料价格低廉且易得。
[0013]2、本发明采用低温水热合成技术，制备的海泡石基内墙砖保留了海泡石原有的多孔结构，又生成了多种优异吸附性能的无机矿物材料，更有利于甲醛吸附以及室内湿度调
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[0014]3、本发明采用水热固化技术，制备的内墙砖抗折强度符合国家相关的标准，可作为内墙砖铺设于室内墙壁之上，铺设施工操作简单，应用面广。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所用原料海泡石的扫描电镜照片
[0016]图2为本发明所用原料海泡石的XRD图谱
[0017]图3为本发明制得的海泡石基内墙砖XRD图谱
[0018]图4为本发明制得的海泡石基内墙砖扫描电镜照片
[0019]图5为本发明海泡石原料和海泡石基内墙砖的吸附甲醛曲线
【具体实施方式】
[0020]实施例1:海泡石原料
[0021]该实施例1作为比较例，用以探讨海泡石原料(未加氢氧化钙)制成块体(没有强度，不作为内墙砖材料)的结构和力学性能，以及对甲醛气体的吸附效果，说明加入氢氧化钙的海泡石基多孔内墙砖满足抗折强度且更有利于甲醛吸附。
[0022]第一步，首先将海泡石原料粉磨，过200目筛，在80°C下烘干，称取13.1g同3.9ml的去离子水混合均匀，分别取5g混合好的海泡石，在天津市思创精实科技发展有限公司W270XD200XH450规格的压片机下以30MPa压制成型，压制成的试块为40mmX 15mmX5mm的长方体块体，压制3块，放入烘箱中于80°C烘干24h，得到海泡石原土块体。
[0023]本实施例海泡石原材料的扫描电镜如图1所示，从图1中可看出，海泡石具有很好的孔结构，这是具备良好吸附性的原因所在。用XRD衍射分析海泡石原材料的成分结构，如图2，可知海泡石原土主要成分为海泡石、氧化硅、氧化镁等，海泡石原土抗折强度很低，约为 2.2MPa。
[0024]第二步，检测制备的海泡石原土块体对甲醛气体的吸附效果。吸附实验采用25cmX25cmX25cm的有机玻璃材质密闭舱为实验舱，实验前需擦净实验舱的内壁，并控制舱内湿度约为33%，温度为25°C。将试样提前放入湿度为33%的干燥器静置24h，干燥器中湿度由饱和的MgCl2溶液在25°C时产生。将已经放了 24小时的样块放入实验舱，并使用小型培养皿遮盖不让其接触实验舱气体(小培养皿通过细铁丝连通到实验舱外部，通过细铁丝控制试块的吸附测试)。配制一定浓度甲醛溶液放入舱室后迅速封闭舱门，使其自然挥发，并且每隔半小时检测一次实验舱内甲醛溶液浓度，测量甲醛浓度的仪器为英国产PPM-400st甲醛检测仪。放入甲醛溶液后约2小时，甲醛浓度达到稳定，接着通过控制细铁丝开始吸附测试，这时实验舱内的初始甲醛浓度约为lmg/m3，远超国家规定室内甲醛最高容许浓度0.08mg/m3，设置此较高的初始浓度，目的在于减少系统误差，并更好的观测试样的吸附性能。由于海泡石本身为多孔结构，孔结构形状较完整，所以对甲醛的吸附速度较快，如图5，吸附约2小时后，吸附开始趋于稳定，并且最终甲醛去除率达75%以上。
[0025]实施例2:海泡石基内墙砖
[0026]第一步，将9.154g烘干、过100目筛的海泡石原料，3.923g氢氧化钙、3.923g去离子水混合均匀，分别取5g混合物在天津市思创精实科技发展有限公司W270XD200XH450规格的压片机下，以30MPa压制成型，压制成的试块为40mmX 15mmX5mm的长方体块体，压制3块，将脱模后的样品放入高压水热釜中水热固化，控制反应温度为200°C，反应时间为6h，之后将样品放入80°C烘箱烘干24h，得到海泡石基多孔吸附内墙砖块体。海泡石基多孔吸附内墙砖块体的扫描电镜照片如图4所示，反应生成了大量针尖状的托勃莫来石T和C-S-H凝胶并保留了一定的海泡石S。水热合成制备的海泡石基内墙砖XRD图谱如图3所示，经过水热合成后得到的海泡石基内墙砖，其成分在保留了部分原海泡石的基础上，又生成了优化矿物托勃莫来石和C-S-H凝胶，此海泡石基多孔内墙砖的最高抗折强度为17.2MPa0
[0027]第二步，具体操作与实施例1中的第二步基本一样，只是将试块换成同样大小的海泡石基多孔吸附内墙砖块体。最终测试结果，海泡石基内墙砖试块对甲醛吸附速度较快，也在吸附2小时开始趋于稳定，甲醛的最终去除率也是较高的，见图5，约为66%，虽然最终吸附率不及海泡石原土，但此吸附率完全能满足室内甲醛吸附的需求，并且强度远高于海泡石原土，可作为建筑材料使用。
[0028]本发明所采用的水热合成技术在很大程度上提高了海泡石基块材料的抗折强度，制得的海泡石基多孔材料力学性能完全满足建筑材料要求，可以直接作为室内内墙砖使用。此外，引入的原料较少，为市售的工业级氢氧化钙，制备成本低，能耗低，无污染，可以说是环境友好型建筑材料。在吸附甲醛方面，水热制得的海泡石基海泡石吸附率虽不及海泡石原土，但也有66%的吸附率，完全可满足室内甲醛吸附，对于室内空气净化有很好的应用前景。
【主权项】
1.一种吸附室内甲醛气体的海泡石基内墙砖制备方法，其特征是: 先将海泡石在球磨机中磨成粉，过100 0-200目筛子，再将筛下的海泡石烘干，量取烘干的海泡石:钙质原料=50% —100%:10% —50%质量百分比，混合后加水，水的加入量为海泡石和钙质原料总质量的10% — 40%，搅拌均匀，在10 — 40MPa的压力下制成块状内墙砖样品，接着将制成的块状内墙砖样品放入高压水热反应釜中，控制反应温度为100—220°C，反应时间为3 — 24h，得到海泡石基多孔内墙砖； 经检测，制得的海泡石基多孔内墙砖的成分结构包括海泡石原有结构，还生成了水化硅酸钙凝胶、托勃莫来石等无机矿物，抗折强度大约为9-16MPa ; 上述海泡石为湖南省湘潭县鸿雁海泡石有限公司提供，所用钙质原料为国药集团生产的氢氧化钙。
【专利摘要】本发明涉及一种吸附室内甲醛气体的海泡石基内墙砖制备方法，先将海泡石在球磨机中磨成粉，过100目—200目筛子，再将筛下的海泡石烘干，量取烘干的海泡石：钙质原料＝50％—100％：10％—50％质量百分比，混合后加水，水的加入量为海泡石和钙质原料总质量的10％—40％，搅拌均匀，在10—40MPa的压力下制成块状内墙砖样品，接着将制成的块状内墙砖样品放入高压水热反应釜中，控制反应温度为100—220℃，反应时间为3—24h，得到海泡石基多孔内墙砖。本发明工艺简单，节约能源，产品符合国家相关标准，可作为内墙砖铺设于室内墙壁之上，具有吸附甲醛和增强调湿性能。
【IPC分类】C04B38/08
【公开号】CN105152679
【申请号】CN201510404416
【发明人】景镇子, 周斌强, 郭立, 洪苑秀, 阚文杰
【申请人】同济大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月10日