本发明涉及一种活性炭的改性方法，具体涉及一种高效去除空气中甲醛的改性活性炭的制备方法。
背景技术：
甲醛，是一种无色、有刺激性气味的气体。甲醛对皮肤粘膜的有刺激作用，在室内达到一定浓度时，人就有不适感。大于0.08m³的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等症状。新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因。并且孕妇长期吸入可能导致胎儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡等，还可引起鼻癌。由于甲醛在胶粘剂行业的广泛应用，在家具以及新车等一般用漆中都会含有甲醛，新装修的房屋甲醛释放量更为严重。吸附空气中的甲醛多用活性炭，需要定期更换，以免达到吸附饱和反而成为甲醛释放源造成二次污染。但是普通活性炭吸附甲醛为物理吸附，吸附不稳定易二次污染，且吸附甲醛能力低下，更换周期短，炭消耗量大。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提出一种高效去除空气中甲醛的改性活性炭的制备方法，通过对颗粒、无定形或粉末状煤制、木质或果壳活性炭改性得到高效除空气中甲醛的改性炭。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高效去除空气中甲醛的改性活性炭的制备方法，包括下列步骤：
（1）原料准备：以常规活性炭作为基炭，测基炭的饱和吸附水量m；称取基炭质量1～20%的含氮物质；取饱和吸附水量m的1～2倍的去离子水；
（2）负载过程：将步骤（1）中的含氮物质溶解于去离子水中，再加入基炭混合均匀，静置1～5小时，使基炭充分吸收溶液，再以超声辅助处理1～60分钟，此期间不时翻动基炭，使得溶液被充分均匀吸收；
（3）干燥过程：将步骤（2）所得基炭平铺，炭料厚度约1.5cm，不时翻动，经风干后于50～80℃下烘干1～6小时，此期间不时翻动基炭；烘干再立即置于干燥容器中，待自然冷却至室温，防止冷却过程中吸附水分，即得改性活性炭。
所述步骤（1）的常规活性炭为煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭中的一种或几种。
所述步骤（1）的常规活性炭为颗粒状、粉末状或无定形。
所述步骤（1）的饱和吸附水量m是按下列操作测得：称量1kg待测基炭，加入水并计量m0，搅拌均匀实现充分吸附，再经抽滤后称量滤液质量m1，扣除此质量即得被吸附的水量mn，即mn=m0-m1，重复测数次，取mn的平均值即得到该待测基炭的饱和吸附水量m。
所述步骤（1）的含氮物质由下列质量份的组分组成：无机铵盐1～3份，有机胺盐1份。其中，无机铵盐为氯化铵nh4cl、碳酸氢铵nh4hco3、碳酸铵(nh4)2co3、硫酸氢铵nh4hso3、硫酸铵(nh4)2so4等；有机胺盐为尿素co(nh2)2、二乙胺、三乙胺等。
所述步骤（2）的超声辅助处理的功率为100w。
本发明的有益效果：现市面除甲醛活性炭多为物理吸附甲醛，相对于这些普通活性炭，本发明对其进行改性处理，采用的改性方法是浸渍-吸附-干燥法，添加有效氮成分负载到活性炭微孔内部，在普通活性炭吸附甲醛气体进入内部后，有效氮成分会结合甲醛发生反应，从而不断去除空气中的甲醛，并不产生气体产物。与传统物理方法相比较，甲醛被普通活性炭物理吸附，容易达到饱和状态，并在温度、压强、湿度发生改变时，甲醛气易逃脱活性炭的吸附，重新挥发至空气中，造成甲醛含量反弹，形成二次污染，而本方法，结合物理-化学的两种方法，先吸附，再消除，使得除甲醛过程能够达到一个长期稳定的状态，可以有效去除空气中的甲醛。
综上所述，本发明提供的除甲醛改性活性炭具有以下优点：（1）原料安全、价格低廉、成本低；（2）制备方法只需简单的浸渍干燥即可，方法简便，易操作，易在工业扩大；（3）本发明的除甲醛活性炭采用的是物理吸附固定-化学反应消除相结合的方法，除甲醛效果显著，且安全稳定，不会二次污染，使用方便。
本发明提出了在现有煤质、木质和果壳活性炭（颗粒、无定形和粉末）基础上，通过化学负载的方法对其改性，有机胺盐和无机铵盐组合使用，得到负载有有效氮的改性活性炭，能够高效的吸附去除空气中的甲醛。根据《qb/t2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法》检测得到数据显示，吸附空气中甲醛能力能够>90%，达到优级去甲醛专用炭的水平。与其他活性炭相比，制备方法简单，成本低廉，很大程度地降低去甲醛炭的成本，并且负载的有效氮成分稳定吸附在活性炭内，能够消除吸附的甲醛，不易分散造成二次污染。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，本领域技术人员在阅读了本发明讲授的内容之后，可以对内容作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
（1）原料准备：按下列操作测煤质活性炭的饱和吸附水量m：
称量1kg煤质活性炭，加入水并计量m0，搅拌均匀实现充分吸附，再经抽滤后称量滤液质量m1，扣除此质量即得被吸附的水量mn，即mn=m0-m1，重复测数次，取mn的平均值即得到该煤质活性炭的饱和吸附水量m=600g/kg；
以5～10目颗粒状的煤质活性炭1kg作为基炭，称取基炭质量12%的含氮物质（包括80g氯化铵nh4cl和40g尿素co(nh2)2）；取饱和吸附水量m的2倍的去离子水1200g；
（2）负载过程：将步骤（1）中的含氮物质溶解于去离子水中，再加入基炭混合均匀，静置1小时，使基炭充分吸收溶液，再以功率为100w的超声辅助处理60分钟，此期间不时翻动基炭，使得溶液被充分均匀吸收；
（3）干燥过程：将步骤（2）所得基炭平铺，炭料厚度约1.5cm，不时翻动，经风干后于80℃下烘干6小时，此期间不时翻动基炭；烘干再立即置于干燥容器中，待自然冷却至室温，防止冷却过程中吸附水分，即得改性活性炭。
检测方法按照《qb/t2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法》，其中，甲醛浓度标准是0.2%，测定方法为酚试剂分光光度法。甲醛测试结果为：1小时甲醛去除率：75.3%；2小时甲醛去除率：91.4%。
实施例2
（1）原料准备：按下列操作测椰壳活性炭的饱和吸附水量m：
称量1kg待测椰壳活性炭，加入水并计量m0，搅拌均匀实现充分吸附，再经抽滤后称量滤液质量m1，扣除此质量即得被吸附的水量mn，即mn=m0-m1，重复测数次，取mn的平均值即得到该待测椰壳活性炭的饱和吸附水量m=900g/kg；
以10～28目无定形的椰壳活性炭1kg作为基炭，称取基炭质量9%的含氮物质（含60g碳酸氢铵nh4hco3和30g二乙胺；取饱和吸附水量m的1倍的去离子水900g；
（2）负载过程：将步骤（1）中的含氮物质溶解于去离子水中，再加入基炭混合均匀，静置2小时，使基炭充分吸收溶液，再以功率为100w的超声辅助处理30分钟，此期间不时翻动基炭，使得溶液被充分均匀吸收；
（3）干燥过程：将步骤（2）所得基炭平铺，炭料厚度约1.5cm，不时翻动，经风干后于60℃下烘干5小时，此期间不时翻动基炭；烘干再立即置于干燥容器中，待自然冷却至室温，防止冷却过程中吸附水分，即得改性活性炭。
检测方法按照《qb/t2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法》，其中，甲醛浓度标准是0.2%，测定方法为酚试剂分光光度法。甲醛测试结果为：1小时甲醛去除率：77.1%；2小时甲醛去除率：92.7%。
实施例3
（1）原料准备：按下列操作测木质活性炭的饱和吸附水量m：
称量1kg待测木质活性炭，加入水并计量m0，搅拌均匀实现充分吸附，再经抽滤后称量滤液质量m1，扣除此质量即得被吸附的水量mn，即mn=m0-m1，重复测数次，取mn的平均值即得到该待测木质活性炭的饱和吸附水量m=500g/k；
以40～80目粉末状的木质活性炭1kg作为基炭，称取基炭质量1%的含氮物质（含5g硫酸铵(nh4)2so4和5g三乙胺）；取饱和吸附水量m的1倍的去离子水500g；
（2）负载过程：将步骤（1）中的含氮物质溶解于去离子水中，再加入基炭混合均匀，静置5小时，使基炭充分吸收溶液，再以功率为100w的超声辅助处理40分钟，此期间不时翻动基炭，使得溶液被充分均匀吸收；
（3）干燥过程：将步骤（2）所得基炭平铺，炭料厚度约1.5cm，不时翻动，经风干后于50℃下烘干1小时，此期间不时翻动基炭；烘干再立即置于干燥容器中，待自然冷却至室温，防止冷却过程中吸附水分，即得改性活性炭。
检测方法按照《qb/t2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法》，其中，甲醛浓度标准是0.2%，测定方法为酚试剂分光光度法。甲醛测试结果为：1小时甲醛去除率：76.2%；2小时甲醛去除率：92.1%。
实施例4
（1）原料准备：以20～50目粉末状的煤质活性炭和椰壳活性炭1kg作为基炭，按下列操作测基炭的饱和吸附水量m：
称量1kg待测基炭，加入水并计量m0，搅拌均匀实现充分吸附，再经抽滤后称量滤液质量m1，扣除此质量即得被吸附的水量mn，即mn=m0-m1，重复测数次，取mn的平均值即得到该待测基炭的饱和吸附水量m=550g/kg；
称取基炭质量20%的含氮物质（含133g碳酸铵(nh4)2co3和67g尿素co(nh2)2）；取饱和吸附水量m的2倍的去离子水1100g；
（2）负载过程：将步骤（1）中的含氮物质溶解于去离子水中，再加入基炭混合均匀，静置4小时，使基炭充分吸收溶液，再以功率为100w的超声辅助处理1分钟，此期间不时翻动基炭，使得溶液被充分均匀吸收；
（3）干燥过程：将步骤（2）所得基炭平铺，炭料厚度约1.5cm，不时翻动，经风干后于60℃下烘干4小时，此期间不时翻动基炭；烘干再立即置于干燥容器中，待自然冷却至室温，防止冷却过程中吸附水分，即得改性活性炭。
检测方法按照《qb/t2761-2006室内空气净化产品净化效果测定方法》，其中，甲醛浓度标准是0.2%，测定方法为酚试剂分光光度法。甲醛测试结果为：1小时甲醛去除率：81.5%；2小时甲醛去除率：94.6%。
对比例1：常规5～10目颗粒状的煤质活性炭。
对比例2：取常规5～10目颗粒状的煤质活性炭，按常规方法改性：将500g该活性炭浸在4l1%的高锰酸钾溶液中,用超声促进其浸渍,2h后取出烘干,然后在氮气的保护下,于600℃加热半小时，使活性炭上的高锰酸钾完全分解成为mnox(1≤x≤2)完全冷却后，包装即得改性活性炭。
对比例3：取常规5～10目颗粒状的煤质活性炭，按常规方法改性：将该颗粒活性炭浸泡在na2co3和nahso3混合饱和溶液中，浸泡1h后，再放入亚硫酸氢钠饱和溶液中浸泡1h；在70～80℃条件下干燥2h，冷却包装，即得改性活性炭。
对比例4：同实施例1，仅省略步骤（2）中的超声波辅助处理，得改性活性炭。
将上述对比例和实施例所得活性炭均置于密闭的0.9×0.9×1.85=1.5m3的空间下用于吸附甲醛，原甲醛溶液浓度为0.2%，并在每个小时记录观察甲醛含量：