一种含有壳聚糖和β-环糊精的甲醛吸附剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种含有壳聚糖和β-环糊精的甲醛吸附剂及其制备方法。甲醛吸附剂由壳聚糖和β-环糊精制成，壳聚糖和β-环糊精质量比为1:4~1:8。制备方法包括：将壳聚糖溶解于盐酸中；再与β-环糊精溶液混合、搅拌；缓慢滴加戊二醛溶液至混合液中，并在惰性气体保护下加热搅拌混合液；在反应液中加入氢氧化钠溶液使产物析出，过滤，用水洗至中性后用丙酮洗涤；真空干燥。本发明的甲醛吸附剂结合了环糊精的识别性能和壳聚糖吸附功能，吸附性能好、性质稳定，重现性好，选择性好，可以极大地降低空间中甲醛气体的含量，且吸附剂制备工艺简单，成本低，无污染，适合工业化生产。
【专利说明】一种含有壳聚糖和β-环糊精的甲醛吸附剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于吸附材料制备和应用领域，具体地说，涉及一种甲醛吸附剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]甲醛又称蚁醛，具有强烈刺激性气味，是一种重要的危害人们身体健康的室内空气污染物。随着社会的进步，物质生活水平的提高，人们对环境的要求也在不断提高，越来越多的人开始关注室内环境质量。研究室内空气中甲醛净化技术，提高室内空气质量，具有非常重要的意义。[0003]目前用于空气中甲醛脱除的方法有吸附法、催化氧化法、生物降解法、等离子体技术等。这些方法各有优缺点，而其中最常用的是吸附法。目前以各类活性炭及其制品为主的固体吸附剂只对非极性或弱极性的物质有比较强的吸附作用，而对强极性的甲醛吸附容量非常小，而且在吸附饱和及温度较高的情况下容易被二次释放。因此，亟需开发一种低成本的，对人体无危害,除醛效率较高的室内甲醛污染的净化材料。
[0004]壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，分子链上具有丰富的氨基和羟基两种活泼基团，可与甲醛的醛基相互作用，用于吸附清除室内游离甲醛。CN 101327424Α公开了一种用壳聚糖，二氧化锰和活性炭均匀混合制得的粉末状甲醛吸附剂。β_环糊精(β-CD)具有“内疏水，外亲水”的特殊分子结构和多个手性分子，可作为“宿主”包络不同“客体”化合物，形成结构特殊的包络物。基于这种特殊结构，β-CD具有从空气中特别是湿度较大的空气中选择性吸附污染物的性能。另外，环糊精还具有优异的除臭效果。将环糊精固载到壳聚糖上，不仅结合了环糊精的识别性能和壳聚糖吸附性能，还可以增强材料的稳定性和吸附性能。目前，尚无壳聚糖固载β-CD用作固相气体污染物吸附剂的相关报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含有壳聚糖和β -环糊精的甲醛吸附剂及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种甲醛吸附剂，由壳聚糖和β-环糊精制成，壳聚糖和β-环糊精质量比为1: 4-1:8。
[0007]上述甲醛吸附剂的制备方法，包括如下步骤:
步骤一、将壳聚糖溶解于盐酸溶液中，再与β-环糊精溶液按体积比1:1混合、室温下搅拌；
步骤二、往步骤一中得到的混合溶液中按混合液:戊二醛溶液体积比10: 1-50:1的比例，以0.1-1.0 mL/min的速度滴加戊二醛溶液，并在惰性气体保护和5(T80°C下，搅拌1-24小时；
步骤三、往步骤二中得到的混合溶液中加入氢氧化钠溶液使产物析出，过滤并用水洗涤产物至中性，再用丙酮洗涤，60°C下真空干燥至产物质量稳定；
步骤四、将步骤三中得到的固体产物粉碎、筛分成不同颗粒大小的吸附剂，密封保存备用。
[0008]在上述制备方法中，步骤一所述盐酸溶液的浓度为0.05、.5 mol/L,步骤二所述戊二醛溶液的质量分数为15%~25%。
[0009]在上述制备方法中，步骤三所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5^3 mol/L，与混合液的体积比为1: 3~1: 8。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
本发明所提供的壳聚糖固载β-环糊精的甲醛吸附剂，其结合了环糊精的识别性能和壳聚糖吸附功能，性质稳定，重现性好，选择性好，可以极大地降低空间中甲醛气体的含量，适用于办公室、卧室、客厅、酒店等室内或者汽车内对甲醛等空气中微量有毒、腐蚀气体的吸附。其吸附剂成本低，制备工艺简单，无污染，适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:壳聚糖固载β -环糊精吸附剂的制备:
步骤一、将4 g壳聚糖溶于200 mL浓度为0.1 mol/L的盐酸中，并加入200 mL含有24g环糊精的环糊精溶液；
步骤二、将步骤一中得到的混合液在25°C下搅拌I h后，以0.8mL/min的速度滴加24mL浓度为25%的戊二醛溶液；
步骤三、将步骤二中得到的混合液在氮气保护和70°C下，搅拌6 h后停止反应；
步骤四、将70 mL浓度为I mol/L的氢氧化钠溶液加入到步骤三中得到的混合液中使产物析出，过滤，用水洗至中性后用丙酮洗涤，最后在60°C下真空干燥至产物质量稳定；步骤五、将步骤四中得到的固体产物筛分成颗粒大小为0.20-0.45 mm的吸附剂，密封保存备用。
[0012]实施例2:壳聚糖固载β -环糊精吸附剂的制备:
步骤一、将4 g壳聚糖溶于150 mL浓度为0.2 mol/L的盐酸中，并加入150 mL含有16g环糊精的环糊精溶液；
步骤二、将步骤一中得到的混合液在25°C下搅拌1 h后，以1mL/min的速度滴加30 mL浓度为20%的戊二醛溶液；
步骤三、将步骤二中得到的混合液在氮气保护和70°C下，搅拌6 h后停止反应；
步骤四、将70 mL浓度为I mol/L的氢氧化钠溶液加入到步骤三中得到的混合液中使产物析出，过滤，用水洗至中性后用丙酮洗涤，最后在60°C下真空干燥至产物质量稳定；步骤五、将步骤四中得到的固体产物筛分成颗粒大小为0.20-0.45 mm的吸附剂，密封保存备用。
[0013]实施例3:实施例1的吸附剂对甲醛的吸附性能
通过动态实验方法，考察了吸附剂对甲醛的吸附性能。在室温条件下，取0.5 g按实施例I所制的吸附剂放入内径为7 mm的吸附柱中，以空气作为载气，通过鼓泡法向吸附剂床层通入甲醛。在空速为1000h-1，进气甲醛浓度为46 mg/m3时，甲醛的平衡吸附量是13mg(甲醛)/g(吸附剂)。吸附饱和后，在60°C下，直接通入100 mL/min的空气进行吹扫脱附，甲醛脱附率大于98%，完成一次吸附/脱附循环。经过三次循环后，甲醛的吸附量为12mg(甲醛)/g(吸附剂)，说明壳聚糖固载环糊精吸附剂可以被循环使用。
[0014]实施例4:实施例2的吸附剂对甲醛的吸附性能
实验方法与实施例3相同，将吸附剂换成实施例2制备的吸附剂，甲醛的平衡吸附量是11 mg(甲醛)/g(吸附剂)。吸附饱和后，在60°C下，直接通入100 mL/min的空气进行吹扫脱附，甲醛脱附率大于98%，完成一次吸附/脱附循环。经过三次循环后，甲醛的吸附量为10.2 mg(甲醛)/g(吸附剂)，说明壳聚糖固载环糊精吸附剂可以被循环使用。
【权利要求】
1.一种甲醛吸附剂，其特征在于由壳聚糖和β-环糊精制成，壳聚糖和β-环糊精质量比为1: 4~1: 8。
2.权利要求1所述甲醛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、将壳聚糖溶解于盐酸溶液中，再与环糊精溶液按体积比1:1混合、室温下搅拌； 步骤二、往步骤一中 得到的混合溶液中按混合液:戊二醛溶液体积比10: 1~50:1的比例，以0.1~1.0 mL/min的速 度滴加戊二醛溶液，并在惰性气体保护和5(T80°C下，搅拌1~24小时； 步骤三、往步骤二中得到的混合溶液中加入氢氧化钠溶液使产物析出，过滤并用水洗涤产物至中性，再用丙酮洗涤，60°C下真空干燥至产物质量稳定； 步骤四、将步骤三中得到的固体产物粉碎、筛分成不同颗粒大小的吸附剂，密封保存备用。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤一所述盐酸溶液的浓度为0.05~5 mol/L，步骤二所述戊二醛溶液的质量分数为15%~25%。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤三所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5~3 mol/L，与混合液的体积比为1: 3~1: 8。
【文档编号】B01J20/30GK103691411SQ201410012978
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】纪红兵, 芮泽宝, 缪洪臣 申请人:广州市绿乔生物科技有限公司