利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法与流程

本发明涉及一种利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法，它属于一种环保的原生态绿色生物吸附剂的生产方法。

背景技术：

TVOC具有可嗅味，表现出毒性、刺激性、而且有些化合物具有基因毒性。室内的装饰材料，如壁纸；有机溶液如油漆、涂料、洗涤剂、化妆品；建筑材料，如塑料类型的板材和人造板；纤维材料，如家用地毯、挂毯及部分化纤窗帘等；家用燃料的不完全燃烧；来自室外的工业废气、光化学烟雾等都会使室内TVOC含量增加。在室内，TVOC含量过多会影响机体免疫功能,常见的症状有胸闷、头晕、嗜睡、头痛、无力等；它还能影响消化系统,常见的症状有食欲不振、恶心，呕吐等；当TVOC含量严重超标时会对肝脏和造血系统造成损伤，出现变态反应等。一些挥发性有机物甚至具有基因毒性和致癌性。TVOC对人体伤害很大，对人们的健康造成了威胁，所以人们对环境污染问题越来越重视。

目前室内TVOC治理方法主要分为：活性炭、空气净化剂、绿色观赏植物。活性炭可以高效吸附TVOC，来源广，也可以重复使用，但是存在吸附饱和与二次污染问题，且属于不可再生资源。空气净化剂主要是通过化学反应起作用，作用时间有限，但是TVOC释放年限可长达15年。绿色观赏植物既美观又可以净化空气，但吸附率极低，且仅为绿色植物的一种应激反应。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有治理室内TVOC的方法存在着吸附率低、作用时间短和易造成二次污染的技术问题，提供一种利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：

利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法，其具体步骤如下：

(1)处理原料：选取废弃玉米芯为原料，冲洗干净，将洗净的材料置于60℃-70℃、6.67×102Pa恒温干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：将干燥的玉米芯粉碎成碎块；

(3)皂化处理：将无水乙醇与氢氧化钠按重量比1:1.5-1:2.0配置成混合溶液，取等量混合溶液倒入盛有等量玉米芯的烧杯中，浸泡10h-20h；

(4)离心：将皂化处理后的玉米芯放在转速为10000r/min的超速离心机上离心3min-10min；

(5)过滤、漂洗至中性：离心后的玉米芯过滤，将滤渣用大量蒸馏水冲洗至中性；

(6)烘干：将漂洗至中性的滤渣放在50℃-100℃的烘箱干燥，即制得生物吸附剂。

本发明采用生活中常见的农业废弃物玉米芯为原料，对其进行改性从而制成一种新型原生态的生物吸附材料，变废为宝，实现了资源的二次利用，一方面解决了农业废弃物玉米芯处理难的问题，另一方面提供了一种改善居室环境污染问题的新材料，解决了现有治理室内TVOC的方法存在着吸附率低、作用时间短和易造成二次污染的技术问题，因此，与背景技术相比，本发明具有实现废物资源再利用、净化效果好、价格低和无二次污染的优点。

为表明本发明的吸附效果，，应用二次回归旋转正交实验组合设计对本发明制得的生物吸附剂进行系统研究，并通过与传统的活性炭、竹炭、硅藻土、树脂的吸附试验研究对比，结果表明相同条件下：本发明制得的玉米芯生物吸附剂对TVOC的吸附效果均大于活性炭、竹炭、树脂、硅藻土对TVOC的吸附效果(见图1)。

附图说明

图1是本发明制得玉米芯生物吸附剂与活性炭、竹炭、硅藻土、树脂对TVOC吸附率的比较图；

图2是本发明原材料玉米芯放大10K倍的扫描电镜图；

图3是本发明制得玉米芯生物吸附剂放大10K倍的扫描电镜图；

图4是本发明制得玉米芯生物吸附剂吸附TVOC后放大10K倍的扫描电镜图；

图5是不同状态玉米芯的红外光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例中的利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法，其具体步骤如下：

(1)处理原料：选取废弃玉米芯为原料，冲洗干净，将洗净的材料置于60℃、6.67×102Pa恒温干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：将干燥的玉米芯粉碎成碎块；

(3)皂化处理：将无水乙醇与氢氧化钠按重量比1:1.5配置成混合溶液，取等量混合溶液倒入盛有等量玉米芯的烧杯中，浸泡10h；

(4)离心：将皂化处理后的玉米芯放在转速为10000r/min的超速离心机上离心3min；

(5)过滤、漂洗至中性：离心后的玉米芯过滤，将滤渣用大量蒸馏水冲洗至中性；

(6)烘干：将漂洗至中性的滤渣放在50℃的烘箱干燥，即制得生物吸附剂。

实施例2

本实施例中的利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法，其具体步骤如下：

(1)处理原料：选取废弃玉米芯为原料，冲洗干净，将洗净的材料置于70℃、6.67×102Pa恒温干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：将干燥的玉米芯粉碎成碎块；

(3)皂化处理：将无水乙醇与氢氧化钠按重量比1:2.0配置成混合溶液，取等量混合溶液倒入盛有等量玉米芯的烧杯中，浸泡20h；

(4)离心：将皂化处理后的玉米芯放在转速为10000r/min的超速离心机上离心10min；

(5)过滤、漂洗至中性：离心后的玉米芯过滤，将滤渣用大量蒸馏水冲洗至中性；

(6)烘干：将漂洗至中性的滤渣放在100℃的烘箱干燥，即制得生物吸附剂。

实施例3

本实施例中的利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法，其具体步骤如下：

(1)处理原料：选取废弃玉米芯为原料，冲洗干净，将洗净的材料置于65℃、6.67×102Pa恒温干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：将干燥的玉米芯粉碎成碎块；

(3)皂化处理：将无水乙醇与氢氧化钠按重量比1:1.8配置成混合溶液，取等量混合溶液倒入盛有等量玉米芯的烧杯中，浸泡15h；

(4)离心：将皂化处理后的玉米芯放在转速为10000r/min的超速离心机上离心7min；

(5)过滤、漂洗至中性：离心后的玉米芯过滤，将滤渣用大量蒸馏水冲洗至中性；

(6)烘干：将漂洗至中性的滤渣放在80℃的烘箱干燥，即制得生物吸附剂。

实施例4

本实施例中的利用皂化制备去除TVOC玉米芯生物吸附剂的方法，其具体步骤如下：

(1)处理原料：选取废弃玉米芯为原料，冲洗干净，将洗净的材料置于60℃-70℃、6.67×102Pa恒温干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：将干燥的玉米芯粉碎成碎块；

(3)皂化处理：将无水乙醇与氢氧化钠按重量比1:1.5-1:2.0配置成混合溶液，取等量混合溶液倒入盛有等量玉米芯的烧杯中，浸泡10h-20h；

(4)离心：将皂化处理后的玉米芯放在转速为10000r/min的超速离心机上离心3min-10min；

(5)过滤、漂洗至中性：离心后的玉米芯过滤，将滤渣用大量蒸馏水冲洗至中性；

(6)烘干：将漂洗至中性的滤渣放在50℃-100℃的烘箱干燥，即制得生物吸附剂。

为验证本发明制得的玉米芯生物吸附剂对TVOC的吸附效果，做了如下对比实验：

(1)将盛有适量油漆的培养皿放入密闭的试验箱中，使其自然挥发，形成TVOC浓度超标的污染环境；

(2)相同条件下与硅藻土、活性炭、大孔树脂及竹炭吸附结果对比；

(3)采用扫描电镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)对净化居室内TVOC的生物吸附剂的表征分析。

具体吸附效果见图1。

由图1可知，在相同条件下，本发明制得的玉米芯生物吸附剂对TVOC的吸附效果均大于活性炭、竹炭、树脂、硅藻土，其中硅藻土的吸附效果仅次于优化玉米芯，树脂对TVOC虽有一定的吸附效果，但吸附效率不高。造成此结果的原因可能是它们的吸附机理不同。活性炭、硅藻土的特性决定了其对TVOC的吸附属物理吸附，玉米芯富含纤维素，纤维素本身具有很好的网状结构，另外经过无水乙醇、NaOH混合处理后玉米芯中存在多种有机物质，不仅存在物理吸附，还存在化学吸附，较单纯的物理吸附剂效果更佳。

由图2～图4电镜图可知，未处理的玉米芯有明显的阴影部分，经本发明处理后的玉米芯生物吸附剂表面出现更多的褶皱，更加疏松多孔，这种物理结构的玉米芯生物吸附剂的比表面积更大，更易于吸附空气中的TVOC，而吸附后的玉米芯生物吸附剂有许多孔被吸附的物质堵住。

图5为玉米芯不同状态的红外光谱图，图中1为原始玉米芯的红外光谱，3445.86cm-1处是-OH伸缩振动峰。图中2为玉米芯生物吸附剂未吸附前的红外光谱，3448.40cm-1处是-OH伸缩振动峰。图中3为玉米芯生物吸附剂吸附TVOC后的红外光谱，3446.78cm-1处是-OH伸缩振动峰。

图中2和图中1相比，图中2的-OH左移，-OH增多，说明经过皂化处理，暴露出大量-OH。图中3和图中2相比，图中3的-OH右移，-OH减少，说明-OH参与了吸附TVOC过程。

本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明范围的前提下，根据上述说明进行的改进与变换都应属于本发明权利要求的保护范围。