本发明涉及活性炭技术领域，尤其涉及一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法。
背景技术
甲醛是一种无色有刺激性的气体，具有较高的毒性，是装修污染的主要污染物之一，对人体危害大，并且人体许多疾病的发生与甲醛有关。因此，治理室内甲醛污染刻不容缓。在治理室内甲醛污染过程中，活性炭以对甲醛吸附及富集效果好而被广泛应用。而我国是世界上最大的茶叶产量国，随着茶叶产业的不断发展，每年产生的茶渣废弃物高达500万吨，因此，合理利用茶渣资源，将茶渣制备成用于清除室内甲醛的活性炭具有十分现实的意义。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，制品集甲醛吸附与降解于一体，甲醛吸附效率高且作用时间长久，能有效清除室内甲醛。
本发明提出的一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将茶渣清洗，然后烘干，破碎，过筛，升温保温，得到物料a；
s2、将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，烘干，然后与乙二胺水溶液混合，搅拌，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，干燥，得到物料b；
s3、将物料b在110-120℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以5-7℃/min升温至420-440℃，保温30-40min，再以1-3℃/min升温至560-580℃，保温20-30min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
优选地，s1中，将茶渣用去离子水清洗，然后在95-100℃烘干至恒重，破碎，过筛40-70目筛，在氮气气氛中升温至320-330℃，保温20-30min，得到物料a。
优选地，s2中，将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，在90-95℃烘干，然后与乙二胺水溶液混合，在42-48℃搅拌1-1.5h，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理30-40min，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，在60-70℃干燥，得到物料b；
优选地，s2中，物料a、乙二胺水溶液、氯化锌水溶液、氯化铜水溶液和纳米二氧化钛水溶液之间的重量比为10-20:20-35:5-10:5-10:1.5-3。
优选地，s2中，草酸和硝酸的混合水溶液中，草酸的浓度为6-8wt％，硝酸的浓度为14-22wt％。
优选地，s2中，乙二胺水溶液的浓度为0.2-0.7mol/l。
优选地，s2中，超声处理过程中，超声温度为55-60℃，超声功率为150-200w。
优选地，s2中，氯化锌水溶液的浓度为0.25-0.4mol/l，氯化铜水溶液的浓度为0.6-0.9mol/l。
优选地，s3中，将物料b在112-118℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以5.5-6.5℃/min升温至425-435℃，保温32-38min，再以1.5-2.5℃/min升温至565-575℃，保温22-28min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
本发明中通过将茶渣清洗，在95-100℃烘干至恒重，破碎，过40-70目筛，不仅清除了茶渣中杂质，还有效改善茶渣理化性质，利于炭化及后续改性，然后在氮气气氛中升温至320-330℃，保温20-30min，茶渣部分炭化，使物料a兼具茶渣及活性炭性能；将物料a将其置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡进行酸化改性，草酸和硝酸配合，具有协同作用，改性效果优于单一酸溶液改性效果，其不仅进一步除去茶渣中杂质，还能针对性提高及控制物料a中酸性官能团与含氧官能团，增强本发明制品对甲醛的吸附及聚集效果；再通过与乙二胺水溶液混合，在42-48℃搅拌1-1.5h，乙二胺与物料a发生接枝反应，使物料a表面氨基化，有效提高物料a的比表面积、分散性、吸附性及反应活性，与甲醛发生亲核加成反应，有效固定甲醛，然后加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，使物料a产生大量含锌基团和含铜基团，进一步增强本发明制品对甲醛的吸附及聚集效果，再通过喷涂纳米二氧化钛水溶液，干燥，有效固载钛元素，与茶渣本身的活性成分配合，有效提高本发明制品对甲醛的降解效果；再进行s3步骤对物料b进行炭化改性，通过优化工艺参数，两步升温保温，合理设置温度，避免高温处理造成的炭损失及破坏茶渣中活性成分，一定程度上保留茶渣对甲醛的降解性能，同时促进本发明制品产生大量微孔和中孔结构及一定量的大孔结构，防止吸附甲醛时阻塞。本发明中通过优化制备工艺，合理选择试剂及工艺参数，使得到的制品比表面积大，呈现独特的多孔结构，其微孔、中孔、大孔和介孔分布合理，对甲醛具有优异的物理吸附效果，同时本发明制品中产生的含锌基团、含铜基团、超氧阴离子自由基配合对甲醛具有优异的化学吸附效果，再通过固载二氧化钛，进一步增强本发明制品对甲醛的降解效果，本制品集甲醛的物料吸附、化学吸附与降解于一体，甲醛吸附效率高且作用时间长久，能有效清除室内甲醛，同时还能有效杀灭细菌病毒和降解内毒素，适于生产应用。
试验发现：本发明制品的甲醛去除率在80min内可达到0.075-0.092mg/g，比市售普通活性炭高68.2-83.4％，并且在100w/m2紫外光照条件下甲醛净化率超过89.65％。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将茶渣清洗，然后烘干，破碎，过筛，升温保温，得到物料a；
s2、将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，烘干，然后与乙二胺水溶液混合，搅拌，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，干燥，得到物料b；
s3、将物料b在110℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以5℃/min升温至420℃，保温40min，再以1℃/min升温至560℃，保温30min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
实施例2
本发明提出的一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将茶渣用去离子水清洗，然后在95℃烘干至恒重，破碎，过筛40目筛，在氮气气氛中升温至320℃，保温30min，得到物料a；
s2、将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，在90℃烘干，然后与乙二胺水溶液混合，在42℃搅拌1.5h，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理30min，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，在60℃干燥，得到物料b；其中，物料a、乙二胺水溶液、氯化锌水溶液、氯化铜水溶液和纳米二氧化钛水溶液之间的重量比为10:35:5:5:1.5；草酸和硝酸的混合水溶液中，草酸的浓度为6wt％，硝酸的浓度为22wt％；乙二胺水溶液的浓度为0.2mol/l；超声处理过程中，超声温度为55℃，超声功率为150w；氯化锌水溶液的浓度为0.25mol/l，氯化铜水溶液的浓度为0.9mol/l；
s3、将物料b在110℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以5℃/min升温至420℃，保温40min，再以1℃/min升温至580℃，保温20min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
实施例3
本发明提出的一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将茶渣用去离子水清洗，然后在98℃烘干至恒重，破碎，过筛60目筛，在氮气气氛中升温至325℃，保温25min，得到物料a；
s2、将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，在92℃烘干，然后与乙二胺水溶液混合，在45℃搅拌1.2h，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理35min，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，在65℃干燥，得到物料b；其中，物料a、乙二胺水溶液、氯化锌水溶液、氯化铜水溶液和纳米二氧化钛水溶液之间的重量比为15:28:8:6:2.5；草酸和硝酸的混合水溶液中，草酸的浓度为7wt％，硝酸的浓度为18wt％；乙二胺水溶液的浓度为0.5mol/l；超声处理过程中，超声温度为58℃，超声功率为180w；氯化锌水溶液的浓度为0.3mol/l，氯化铜水溶液的浓度为0.8mol/l；
s3、将物料b在115℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以6℃/min升温至430℃，保温35min，再以2℃/min升温至570℃，保温25min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
实施例4
本发明提出的一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将茶渣用去离子水清洗，然后在100℃烘干至恒重，破碎，过筛70目筛，在氮气气氛中升温至330℃，保温20min，得到物料a；
s2、将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，在95℃烘干，然后与乙二胺水溶液混合，在48℃搅拌1h，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理40min，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，在70℃干燥，得到物料b；其中，物料a、乙二胺水溶液、氯化锌水溶液、氯化铜水溶液和纳米二氧化钛水溶液之间的重量比为20:20:10:10:3；草酸和硝酸的混合水溶液中，草酸的浓度为8wt％，硝酸的浓度为14wt％；乙二胺水溶液的浓度为0.7mol/l；超声处理过程中，超声温度为60℃，超声功率为200w；氯化锌水溶液的浓度为0.4mol/l，氯化铜水溶液的浓度为0.6mol/l；
s3、将物料b在120℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以7℃/min升温至440℃，保温30min，再以3℃/min升温至560℃，保温30min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
实施例5
本发明提出的一种改性茶渣甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将茶渣用去离子水清洗，然后在96℃烘干至恒重，破碎，过筛60目筛，在氮气气氛中升温至328℃，保温27min，得到物料a；
s2、将物料a置于草酸和硝酸的混合水溶液中浸泡，过滤，清洗，在92℃烘干，然后与乙二胺水溶液混合，在46℃搅拌1.2h，再加入氯化锌水溶液和氯化铜水溶液，超声处理35min，过滤，再喷涂纳米二氧化钛水溶液，在66℃干燥，得到物料b；其中，物料a、乙二胺水溶液、氯化锌水溶液、氯化铜水溶液和纳米二氧化钛水溶液之间的重量比为18:30:8:6:2；草酸和硝酸的混合水溶液中，草酸的浓度为7wt％，硝酸的浓度为20wt％；乙二胺水溶液的浓度为0.6mol/l；超声处理过程中，超声温度为56℃，超声功率为160w；氯化锌水溶液的浓度为0.3mol/l，氯化铜水溶液的浓度为0.7mol/l；
s3、将物料b在112℃烘干至恒重，然后在氮气气氛中，以5.5℃/min升温至425℃，保温32min，再以1.5℃/min升温至565℃，保温22min，冷却至室温，得到改性茶渣甲醛吸附剂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。