酸活化改性和焙烧改性的膨润土对空气中甲醛的净化效果分析

酸活化改性和焙烧改性的膨润土对空气中甲醛的净化效果分析

朱吉兴

佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司广东佛山528303

摘要：甲醛严重危害身体健康，为了营造舒适的生活氛围，通常可采用膨润土对其加以净化处理。但膨润土本身的净化水平有限，为了进一步提升其净化水平，除了可以采用酸活化法外，还可以使用焙烧活化法，二者均能显著提升膨润土的净化能力，膨润土逐渐成为空气净化领域的主力军。

关键词：膨润土；酸活化；焙烧活化；甲醛

家庭装修追求精美的布局，在选材上也多偏向人造板材。不可否认，这样的方式能够带来更精美的视觉享受，但也应意识到它对人体健康的损害程度。在各类污染物中，甲醛是最为顽固的一种，同时也普遍存在，它具备易溶的化学性质，会附着在各类装修材料之中；同时它又呈无色状，因此不容易被发觉。对此，可以使用膨润土对其进行净化，为了探究各类方法对膨润土净化能力的影响，进行了下述实验。

1实验

1.1方法原理

选取三组实验对象，均在相同规格的密闭箱内充入等量等规格的甲醛。其中，两个实验组放入膨润土并加以改性，而对照组只放入膨润土但不进行任何处理。

1.2材料及仪器

三个规格相同的密闭箱，实际容积为0.065亩，其规格为：1000mmx500mmx500mm。此外，应当拥有自动控温技术。

1.3仪器

配备一台大气采样仪，此外还应使用到电热恒温鼓风干燥箱、马弗炉以及比表面积测试仪等多种仪器。

1.4试剂与材料

除了甲醛外，还需使用到酚试剂、盐酸以及硫酸铁铰；并选取适量膨润土；一个规格为0.080mm的过滤筛子。

2实验方法

2.1膨润土的改性

法一：酸活化。首先，需要对20g膨润土进行浸泡处理，此过程应加入适量水，目的是为了将凝固的膨润土彼此分散开，待12h后结束此环节；接着，对其进行酸活化处理，此过程应保证任一时刻的酸度为10%，同时固体所占比例为整体的1/9，待4h后结束此环节；而后，进行滤漂处理，目的是改变其pH值，使其控制在4-5这一范围内，并置于110℃环境中，待烘干达12h后方可停止；最后，进行研细处理，并使用筛子进行过滤。

法二，焙烧活化。将膨润土放置在瓷坩埚内，并将其进行加热处理，整个过程应控制温度为400℃，待2h后结束此操作；而后进行干燥即可。

2.2空气甲醛浓度的检测方法

此环节需要使用酚试剂，将甲醛置于此处，并滴入硫酸铁铰，而后对其吸光度进行鉴定。需要注意，鉴定过程应控制波长为630nm。

2.3膨润土改性前后样品的分析研究

从内容上看，除了基本的化学组分外，还应对比表面积以及微观表面形貌加以研究。

3结果与讨论

3.1样品成分分析

通过对实验前的分析，可得到下述信息：

由上述内容可知，在未进行实验前，膨润土的主要成分比较单一，无外乎Si02以及Al2033这两种；在进行酸化处理后，诸如Ca2+以及K+等含量均表现为下降趋势，只有硅含量有所提升。由此发现，酸能够较为容易地与硅酸盐产生反应，进而迫使各类金属阳离子发生转变。

在进行焙烧活化时，其对应的烧失量达到3.25%，显然这与膨润土水质的蒸发有着密切关系。

3.2比表面积分析

在辅助使用比表面积测定仪后，可得如下结果：

通过上述信息可知，在进行实验后，对应的比表面积呈现为明显增加趋势。其原因为，在酸化的作用下，分子内部的杂质被大量清除，整体变得疏松；此外，诸如K+等成分将被融入水中，以此扩展了层间距。于焙烧活化而言，由于内部的分子水被大量蒸发，因此结构更加疏松，在改善活性的同时，其比表面积也随之增加。

3.3表面形貌分析

此过程需要使用到扫描电镜，将被观测对象放大至1万倍，对比发现：实验前，内部大型颗粒状明显；实验后，细小颗粒数量显著增多，与此同时也伴随着比表面积增大的现象，而这正是改性后表面形貌的最直观体现。所以可知，经过改性处理后的膨润土，吸附能力获得了明显提升。

4.甲醛净化效果分析

4.1箱内自然衰减结果

不同的平衡时间带来不同的甲醛浓度：当为2h时，对应浓度为1.34mg/m3；当为8h时，对应浓度则为1.07mg/m3。总的来说，在多出的6h内，浓度下降了20%之多。

4.2膨润土净化材料的净化效果比较

对比可知，在进行改性后，膨润土的净化能力得到了显著提升。在钠基膨润土内，其对应的甲醛浓度超过1.07mg/m3，甚至最高达到了1.34mg/m3；而进过改性后则大不相同，于酸化实验组而言，其浓度不超过0.39mg/m3，最低仅为0.25mg/m3；于焙烧实验组而言，其带来的效果更加明显，最高浓度不超过0.33mg/m3，最低仅为0.21mg/m3。在未改性状态下，膨润土对甲醛确有净化效果，但依然会出现高达31%的残留；而酸化改性后，残留率仅为23%，显著下降8%；于焙烧改性而言，其残留率更低，为20%。之所以呈现这样的规律，与上述提到的比表面积密切相关，随着该值的增大，附着性提升，净化效果自然更显著。

4.3和其他净化材料的对比

事实上，甲醛去除剂有很多，最为常见的还有芦荟等自然性物质，但是其去除水平有限，远不如膨润土来得理想，更是无法与改性后的膨润土相提并论。虽然硅藻土是较佳的净化材料，对其进行改良后所带来的效果也比较明显，但是需要注意，本文所用的改良膨润土规格为2.5g，要想达到相近的改良效果，2.5g改性硅藻土是远远不够的。此外，诸如活性炭负载MnOx等材料，可以带来更为理想的甲醛净化效果，但是其发生条件比较苛刻，对光照波长的要求更为严格，通常情况下无法实现；且制造成本高昂，不利于日常使用。作为一种净化效果不俗的材料，膨润土有着更明显的成本优势，可以进行规模化生产，其价格也在广大家庭可承担的范围之内，因此可以预见其未来的潜力之大。

5结语

在本文中，将膨润土作为实验对象，对其进行酸化以及焙烧这两种操作，以此探寻各自带来的甲醛净化能力。实验后观测数据，最终可知：对膨润土进行改性处理后，就结构角度而言，膨润土表现为二维空间特性，阳离子会出现大规模反应，吸附能力也明显增加，可以带来更理想的甲醛净化效果，同时膨润土广泛存在，具有取材便捷的优势；制造成本也较为低廉，已经走入了规模化生产阶段，在吸附甲醛的同时，所带来的环境负荷微乎其微，完全可以接受。

参考文献：

[1]张茂亮，王今华，万欣娣等.不同膨润土对空气中甲醛吸附效果的研究[J].新型建筑材料，2017，44（7）：27-29.

[2]王今华，张茂亮等.钠基膨润土对空气中甲醛净化效果的研究[J].硅酸盐通报，2017，36（6）：2162-2166.