甲醛去除剂MJQ1的制备与应用研究
目 录
1 引言 5
1.1甲醛的物理化学性质、来源、危害 5
1.1.1甲醛的物理化学性质 5
1.1.2室内甲醛的来源 7
1.1.3室内甲醛的危害 8
1.2甲醛的去除方法 10
1.2.1日常甲醛处理法 10
1.2.2物理吸附法 11
1.2.3化学去除方法 11
1.2.4生物降解法 12
1.3凹凸棒石 13
1.3.1 凹凸棒石简介 13
1.3.2凹凸棒石的改性 14
1.3.3凹凸棒石的应用 18
1.4本课题研究方向 19
2.实验部分 20
2.1实验药品与器材 20
2.1.1实验药品 20
2.1.2实验主要仪器 20
2.2实验原理 21
2.2.1二乙醇胺的吸附机理 21
2.2.2十六烷基三甲基溴化铵的机理 21
2.3实验方法 21
2.3.1凹土的预处理 21
2.3.2改性凹土的制备 22
2.3.3甲醛改性剂对凹土吸附性能的影响 22
3、结果与分析 22
3.1甲醛改性剂对凹土吸附性能的影响 22
3.2甲醛的静态吸附试验 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 引言
甲醛气体是室内污染气体之一，会严重危害人类的身体健康。甲醛对人体不但有刺激和毒害作用，而且也是致癌物之一。甲醛同时也是重要的化工原料和有机溶，随着新型室内装修材料、家具等的生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
产使用，甲醛与人类生活密切相关，也成为严重污染物之一。近年来，室内甲醛气体的脱除也越来越受到人们的关注。根据相关文献报道，对于室内空气中甲醛的防治措施主要可分为两大类: ( 1) 从污染源上控制甲醛的排放，从而减少居室空气中甲醛的含量; (2) 采用物理、化学和生物等方法去除或降解空气中已有的甲醛，降低其浓度。本文以凹凸棒石为载体，着重探讨凹凸棒石负载不同活性组分制备甲醛去除剂,应用于去除室内空气中甲醛。改性产品主要是以凹凸棒石为原料，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和二乙醇胺为改性剂，添加适量的去离子水利用有机改性法工艺制备的。
1.1甲醛的物理化学性质、来源、危害
1.1.1甲醛的物理化学性质
甲醛又名蚁醛,是最简单及最常见的醛类化合物,化学分子式为HCHO,是由霍夫曼于1867年发现的[1]。甲醛是一种原生毒素,其分子量为30.03,与空气相对密度非常接近。纯甲醛在常温下是一种具有窒息作用的无色气体,有强烈刺激性气味,特别对眼睛和粘膜具有刺激作用,易溶于水、醇、醚,溶解过程为放热反应。甲醛被确认为有效的杀菌和消毒物质,其30%一45%的水溶液被称为“福尔马林”,是医学史上常用的防腐剂。也因此,医学解剖室的空气甲醛含量通常比较高,很多关于甲醛监测工作的文献都是以医学解剖室为调查研究对象的。甲醛是挥发性有机物VOCs(Volatile Organic Compounds)中最主要的一种。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛高居第二位。甲醛是一种化工原料,是生产树脂的主要原料,这些树脂主要用作粘合剂。各种人造板、新式家具的制造,墙面、地面的装饰铺设都要使用粘合剂,因而会有甲醛释放出来。甲醛还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能,所以被广泛用于各种建筑装饰材料中。此外,某些化纤地板、塑料地板砖、油漆涂料等均含有一定的甲醛。所以甲醛是室内空气的主要污染物之一,甲醛可经呼吸道吸收,也可经消化道吸收。
甲醛分子结构中存在拨基氧原子和α-氢原子,化学性质很活泼,能与许多化合物进行化学反应。在常温下,甲醛气体易溶于水、醇类和其它极性溶剂,无水甲醛溶于水的速度相当快,并发生化学反应。甲醛分子结构和其他醛类物质不同,其分子中的碳基与两个氢原子相连,由于分子结构的差异,在化学性质上表现出很多特殊性。
(l)甲醛极易聚合,条件不同,生成的聚合物不同。气体甲醛在常温下,即能自行聚合,生成三聚甲醛。工业上将60%一65%的甲醛水溶液,在约2%的硫酸催化作用下沸煮,就可得到三聚甲醛。在甲醛水溶液中,甲醛与其水合物成平衡状态存在,将甲醛水溶液慢慢蒸发,甲醛水合物分子间即发生失水聚合,生成呈链状的白色固体聚合—多聚甲醛。甲醛水溶液贮存久了,也已析出多聚甲醛。三聚或多聚甲醛加热都可解聚为甲醛。因此,工业上常用此法来制备无水的气态甲醛,许多涉及甲醛的实验中,也采用此法制备甲醛气体。高纯度的甲醛(99.5%以上)在催化剂如BF3等的催化下,可生成相对分子质量为数万至多十多万的高聚物,称为聚甲醛。聚甲醛是具有优良物理性能和化学性能的工程塑料,它可代替某些金属制造轴承、齿轮、泵叶轮等机械配件。
(2)甲醛与氨反应,生成环状化合物—六亚甲基四胺,俗称乌洛托品。乌洛托品为白色晶体,熔点为263℃,在医药上用于抗流感、抗风湿和尿道消毒[2]。
(3)在微量碱的作用下,与氢氰酸加成,生成氰醇HOCH2CN,此即Mannish反应。
(4)与亚硫酸盐进行加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐,进一步处理可得甲醛基次硫酸钠盐,此反应可逆。
(5)与亚硫酸氢钠的饱和水溶液发生加成反应,生成a一淡基磺酸钠,此物质易溶于水,不溶于饱和的亚硫酸氢钠溶。
(6)在干燥氯化氢存在下,与无水醇加成,生成半缩醛,半缩醛不稳定,容易分解成原来的醛和醇。但在酸性条件下,半缩醛可继续与另一分子醇失水,即得稳定的缩醛。
(7)甲醛可与格氏试剂加成,生成伯醇。
(8)与氨的衍生物(如轻氨、苯脐、氨基脉)加成,生成不稳定化合物随即发生缩水消除反应,最终反应物为甲醛肠、甲醛苯踪、甲醛缩氨腮。
(9)品红是一种红色染料,将二氧化硫气体通入品红溶液中可得无色品红醛试剂(也称Schiff试剂),这种试剂与醛类作用显出紫红色,反应非常灵敏,是醛特有的检验方法。这一方法也可用于醛的比色分析。甲醛所显的颜色加硫酸后不消失,而其他醛所显的颜色则褪去,因而也可以用以区别甲醛与其他醛类。
(10)在中性或碱性条件下与酞胺进行加成反应生成单甲醇基和二甲醇基的衍生物。
(11)在碱存在下,可与正丁醛缩合生成三轻甲基丙烷或与异丁醛缩合生成新戊二醇。
(12)在NaOH溶液中自身缩合生成轻基乙醛,即Formose反应。
室内甲醛其中一部分是由室外空气污染引起的。自然界中存在天然甲醛,它是多种自然过程的产物,例如在森林火灾时有甲醛产生,腐殖质被阳光照射也能产生甲醛。由于甲醛是一种代谢中间产物,多数生物体内也存在低浓度的甲醛。多种细菌、藻类、浮游生物和植物也能释放甲醛。
工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等在一定程度上均可排放或产生一定量的甲醛,但是这一部分含量很少。据有关测定结果:城市空气甲醛的年平均浓度大约是0.005-0.01mg/m3,一般不超过0.03 mg/m3,这一部分气体在一些时候可进入室内,是构成室内甲醛污染的一个来源。
1.2.1.3盆栽植物吸收法
1 引言 5
1.1甲醛的物理化学性质、来源、危害 5
1.1.1甲醛的物理化学性质 5
1.1.2室内甲醛的来源 7
1.1.3室内甲醛的危害 8
1.2甲醛的去除方法 10
1.2.1日常甲醛处理法 10
1.2.2物理吸附法 11
1.2.3化学去除方法 11
1.2.4生物降解法 12
1.3凹凸棒石 13
1.3.1 凹凸棒石简介 13
1.3.2凹凸棒石的改性 14
1.3.3凹凸棒石的应用 18
1.4本课题研究方向 19
2.实验部分 20
2.1实验药品与器材 20
2.1.1实验药品 20
2.1.2实验主要仪器 20
2.2实验原理 21
2.2.1二乙醇胺的吸附机理 21
2.2.2十六烷基三甲基溴化铵的机理 21
2.3实验方法 21
2.3.1凹土的预处理 21
2.3.2改性凹土的制备 22
2.3.3甲醛改性剂对凹土吸附性能的影响 22
3、结果与分析 22
3.1甲醛改性剂对凹土吸附性能的影响 22
3.2甲醛的静态吸附试验 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 引言
甲醛气体是室内污染气体之一，会严重危害人类的身体健康。甲醛对人体不但有刺激和毒害作用，而且也是致癌物之一。甲醛同时也是重要的化工原料和有机溶，随着新型室内装修材料、家具等的生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
产使用，甲醛与人类生活密切相关，也成为严重污染物之一。近年来，室内甲醛气体的脱除也越来越受到人们的关注。根据相关文献报道，对于室内空气中甲醛的防治措施主要可分为两大类: ( 1) 从污染源上控制甲醛的排放，从而减少居室空气中甲醛的含量; (2) 采用物理、化学和生物等方法去除或降解空气中已有的甲醛，降低其浓度。本文以凹凸棒石为载体，着重探讨凹凸棒石负载不同活性组分制备甲醛去除剂,应用于去除室内空气中甲醛。改性产品主要是以凹凸棒石为原料，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和二乙醇胺为改性剂，添加适量的去离子水利用有机改性法工艺制备的。
1.1甲醛的物理化学性质、来源、危害
1.1.1甲醛的物理化学性质
甲醛又名蚁醛,是最简单及最常见的醛类化合物,化学分子式为HCHO,是由霍夫曼于1867年发现的[1]。甲醛是一种原生毒素,其分子量为30.03,与空气相对密度非常接近。纯甲醛在常温下是一种具有窒息作用的无色气体,有强烈刺激性气味,特别对眼睛和粘膜具有刺激作用,易溶于水、醇、醚,溶解过程为放热反应。甲醛被确认为有效的杀菌和消毒物质,其30%一45%的水溶液被称为“福尔马林”,是医学史上常用的防腐剂。也因此,医学解剖室的空气甲醛含量通常比较高,很多关于甲醛监测工作的文献都是以医学解剖室为调查研究对象的。甲醛是挥发性有机物VOCs(Volatile Organic Compounds)中最主要的一种。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛高居第二位。甲醛是一种化工原料,是生产树脂的主要原料,这些树脂主要用作粘合剂。各种人造板、新式家具的制造,墙面、地面的装饰铺设都要使用粘合剂,因而会有甲醛释放出来。甲醛还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能,所以被广泛用于各种建筑装饰材料中。此外,某些化纤地板、塑料地板砖、油漆涂料等均含有一定的甲醛。所以甲醛是室内空气的主要污染物之一,甲醛可经呼吸道吸收,也可经消化道吸收。
甲醛分子结构中存在拨基氧原子和α-氢原子,化学性质很活泼,能与许多化合物进行化学反应。在常温下,甲醛气体易溶于水、醇类和其它极性溶剂,无水甲醛溶于水的速度相当快,并发生化学反应。甲醛分子结构和其他醛类物质不同,其分子中的碳基与两个氢原子相连,由于分子结构的差异,在化学性质上表现出很多特殊性。
(l)甲醛极易聚合,条件不同,生成的聚合物不同。气体甲醛在常温下,即能自行聚合,生成三聚甲醛。工业上将60%一65%的甲醛水溶液,在约2%的硫酸催化作用下沸煮,就可得到三聚甲醛。在甲醛水溶液中,甲醛与其水合物成平衡状态存在,将甲醛水溶液慢慢蒸发,甲醛水合物分子间即发生失水聚合,生成呈链状的白色固体聚合—多聚甲醛。甲醛水溶液贮存久了,也已析出多聚甲醛。三聚或多聚甲醛加热都可解聚为甲醛。因此,工业上常用此法来制备无水的气态甲醛,许多涉及甲醛的实验中,也采用此法制备甲醛气体。高纯度的甲醛(99.5%以上)在催化剂如BF3等的催化下,可生成相对分子质量为数万至多十多万的高聚物,称为聚甲醛。聚甲醛是具有优良物理性能和化学性能的工程塑料,它可代替某些金属制造轴承、齿轮、泵叶轮等机械配件。
(2)甲醛与氨反应,生成环状化合物—六亚甲基四胺,俗称乌洛托品。乌洛托品为白色晶体,熔点为263℃,在医药上用于抗流感、抗风湿和尿道消毒[2]。
(3)在微量碱的作用下,与氢氰酸加成,生成氰醇HOCH2CN,此即Mannish反应。
(4)与亚硫酸盐进行加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐,进一步处理可得甲醛基次硫酸钠盐,此反应可逆。
(5)与亚硫酸氢钠的饱和水溶液发生加成反应,生成a一淡基磺酸钠,此物质易溶于水,不溶于饱和的亚硫酸氢钠溶。
(6)在干燥氯化氢存在下,与无水醇加成,生成半缩醛,半缩醛不稳定,容易分解成原来的醛和醇。但在酸性条件下,半缩醛可继续与另一分子醇失水,即得稳定的缩醛。
(7)甲醛可与格氏试剂加成,生成伯醇。
(8)与氨的衍生物(如轻氨、苯脐、氨基脉)加成,生成不稳定化合物随即发生缩水消除反应,最终反应物为甲醛肠、甲醛苯踪、甲醛缩氨腮。
(9)品红是一种红色染料,将二氧化硫气体通入品红溶液中可得无色品红醛试剂(也称Schiff试剂),这种试剂与醛类作用显出紫红色,反应非常灵敏,是醛特有的检验方法。这一方法也可用于醛的比色分析。甲醛所显的颜色加硫酸后不消失,而其他醛所显的颜色则褪去,因而也可以用以区别甲醛与其他醛类。
(10)在中性或碱性条件下与酞胺进行加成反应生成单甲醇基和二甲醇基的衍生物。
(11)在碱存在下,可与正丁醛缩合生成三轻甲基丙烷或与异丁醛缩合生成新戊二醇。
(12)在NaOH溶液中自身缩合生成轻基乙醛,即Formose反应。
室内甲醛其中一部分是由室外空气污染引起的。自然界中存在天然甲醛,它是多种自然过程的产物,例如在森林火灾时有甲醛产生,腐殖质被阳光照射也能产生甲醛。由于甲醛是一种代谢中间产物,多数生物体内也存在低浓度的甲醛。多种细菌、藻类、浮游生物和植物也能释放甲醛。
工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等在一定程度上均可排放或产生一定量的甲醛,但是这一部分含量很少。据有关测定结果:城市空气甲醛的年平均浓度大约是0.005-0.01mg/m3,一般不超过0.03 mg/m3,这一部分气体在一些时候可进入室内,是构成室内甲醛污染的一个来源。
1.2.1.3盆栽植物吸收法
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