利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法與流程

本發(fā)明涉及一種利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法，它屬于一種環(huán)保的原生態(tài)綠色生物吸附劑的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

TVOC具有可嗅味，表現(xiàn)出毒性、刺激性、而且有些化合物具有基因毒性。室內(nèi)的裝飾材料，如壁紙；有機(jī)溶液如油漆、涂料、洗滌劑、化妝品；建筑材料，如塑料類型的板材和人造板；纖維材料，如家用地毯、掛毯及部分化纖窗簾等；家用燃料的不完全燃燒；來自室外的工業(yè)廢氣、光化學(xué)煙霧等都會(huì)使室內(nèi)TVOC含量增加。在室內(nèi)，TVOC含量過多會(huì)影響機(jī)體免疫功能,常見的癥狀有胸悶、頭暈、嗜睡、頭痛、無力等；它還能影響消化系統(tǒng),常見的癥狀有食欲不振、惡心，嘔吐等；當(dāng)TVOC含量嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)會(huì)對(duì)肝臟和造血系統(tǒng)造成損傷，出現(xiàn)變態(tài)反應(yīng)等。一些揮發(fā)性有機(jī)物甚至具有基因毒性和致癌性。TVOC對(duì)人體傷害很大，對(duì)人們的健康造成了威脅，所以人們對(duì)環(huán)境污染問題越來越重視。

目前室內(nèi)TVOC治理方法主要分為：活性炭、空氣凈化劑、綠色觀賞植物?；钚蕴靠梢愿咝絋VOC，來源廣，也可以重復(fù)使用，但是存在吸附飽和與二次污染問題，且屬于不可再生資源。空氣凈化劑主要是通過化學(xué)反應(yīng)起作用，作用時(shí)間有限，但是TVOC釋放年限可長達(dá)15年。綠色觀賞植物既美觀又可以凈化空氣，但吸附率極低，且僅為綠色植物的一種應(yīng)激反應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有治理室內(nèi)TVOC的方法存在著吸附率低、作用時(shí)間短和易造成二次污染的技術(shù)問題，提供一種利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是：

利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法，其具體步驟如下：

(1)處理原料：選取廢棄玉米芯為原料，沖洗干凈，將洗凈的材料置于60℃-70℃、6.67×102Pa恒溫干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：將干燥的玉米芯粉碎成碎塊；

(3)皂化處理：將無水乙醇與氫氧化鈉按重量比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燒杯中，浸泡10h-20h；

(4)離心：將皂化處理后的玉米芯放在轉(zhuǎn)速為10000r/min的超速離心機(jī)上離心3min-10min；

(5)過濾、漂洗至中性：離心后的玉米芯過濾，將濾渣用大量蒸餾水沖洗至中性；

(6)烘干：將漂洗至中性的濾渣放在50℃-100℃的烘箱干燥，即制得生物吸附劑。

本發(fā)明采用生活中常見的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯為原料，對(duì)其進(jìn)行改性從而制成一種新型原生態(tài)的生物吸附材料，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了資源的二次利用，一方面解決了農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯處理難的問題，另一方面提供了一種改善居室環(huán)境污染問題的新材料，解決了現(xiàn)有治理室內(nèi)TVOC的方法存在著吸附率低、作用時(shí)間短和易造成二次污染的技術(shù)問題，因此，與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)廢物資源再利用、凈化效果好、價(jià)格低和無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。

為表明本發(fā)明的吸附效果，，應(yīng)用二次回歸旋轉(zhuǎn)正交實(shí)驗(yàn)組合設(shè)計(jì)對(duì)本發(fā)明制得的生物吸附劑進(jìn)行系統(tǒng)研究，并通過與傳統(tǒng)的活性炭、竹炭、硅藻土、樹脂的吸附試驗(yàn)研究對(duì)比，結(jié)果表明相同條件下：本發(fā)明制得的玉米芯生物吸附劑對(duì)TVOC的吸附效果均大于活性炭、竹炭、樹脂、硅藻土對(duì)TVOC的吸附效果(見圖1)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制得玉米芯生物吸附劑與活性炭、竹炭、硅藻土、樹脂對(duì)TVOC吸附率的比較圖；

圖2是本發(fā)明原材料玉米芯放大10K倍的掃描電鏡圖；

圖3是本發(fā)明制得玉米芯生物吸附劑放大10K倍的掃描電鏡圖；

圖4是本發(fā)明制得玉米芯生物吸附劑吸附TVOC后放大10K倍的掃描電鏡圖；

圖5是不同狀態(tài)玉米芯的紅外光譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中的利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法，其具體步驟如下：

(1)處理原料：選取廢棄玉米芯為原料，沖洗干凈，將洗凈的材料置于60℃、6.67×102Pa恒溫干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：將干燥的玉米芯粉碎成碎塊；

(3)皂化處理：將無水乙醇與氫氧化鈉按重量比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燒杯中，浸泡10h；

(4)離心：將皂化處理后的玉米芯放在轉(zhuǎn)速為10000r/min的超速離心機(jī)上離心3min；

(5)過濾、漂洗至中性：離心后的玉米芯過濾，將濾渣用大量蒸餾水沖洗至中性；

(6)烘干：將漂洗至中性的濾渣放在50℃的烘箱干燥，即制得生物吸附劑。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中的利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法，其具體步驟如下：

(1)處理原料：選取廢棄玉米芯為原料，沖洗干凈，將洗凈的材料置于70℃、6.67×102Pa恒溫干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：將干燥的玉米芯粉碎成碎塊；

(3)皂化處理：將無水乙醇與氫氧化鈉按重量比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燒杯中，浸泡20h；

(4)離心：將皂化處理后的玉米芯放在轉(zhuǎn)速為10000r/min的超速離心機(jī)上離心10min；

(5)過濾、漂洗至中性：離心后的玉米芯過濾，將濾渣用大量蒸餾水沖洗至中性；

(6)烘干：將漂洗至中性的濾渣放在100℃的烘箱干燥，即制得生物吸附劑。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中的利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法，其具體步驟如下：

(1)處理原料：選取廢棄玉米芯為原料，沖洗干凈，將洗凈的材料置于65℃、6.67×102Pa恒溫干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：將干燥的玉米芯粉碎成碎塊；

(3)皂化處理：將無水乙醇與氫氧化鈉按重量比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燒杯中，浸泡15h；

(4)離心：將皂化處理后的玉米芯放在轉(zhuǎn)速為10000r/min的超速離心機(jī)上離心7min；

(5)過濾、漂洗至中性：離心后的玉米芯過濾，將濾渣用大量蒸餾水沖洗至中性；

(6)烘干：將漂洗至中性的濾渣放在80℃的烘箱干燥，即制得生物吸附劑。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中的利用皂化制備去除TVOC玉米芯生物吸附劑的方法，其具體步驟如下：

(1)處理原料：選取廢棄玉米芯為原料，沖洗干凈，將洗凈的材料置于60℃-70℃、6.67×102Pa恒溫干燥箱中干燥至恒重；

(2)粉碎：將干燥的玉米芯粉碎成碎塊；

(3)皂化處理：將無水乙醇與氫氧化鈉按重量比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燒杯中，浸泡10h-20h；

(4)離心：將皂化處理后的玉米芯放在轉(zhuǎn)速為10000r/min的超速離心機(jī)上離心3min-10min；

(5)過濾、漂洗至中性：離心后的玉米芯過濾，將濾渣用大量蒸餾水沖洗至中性；

(6)烘干：將漂洗至中性的濾渣放在50℃-100℃的烘箱干燥，即制得生物吸附劑。

為驗(yàn)證本發(fā)明制得的玉米芯生物吸附劑對(duì)TVOC的吸附效果，做了如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

(1)將盛有適量油漆的培養(yǎng)皿放入密閉的試驗(yàn)箱中，使其自然揮發(fā)，形成TVOC濃度超標(biāo)的污染環(huán)境；

(2)相同條件下與硅藻土、活性炭、大孔樹脂及竹炭吸附結(jié)果對(duì)比；

(3)采用掃描電鏡(SEM)及傅里葉紅外光譜(FTIR)對(duì)凈化居室內(nèi)TVOC的生物吸附劑的表征分析。

具體吸附效果見圖1。

由圖1可知，在相同條件下，本發(fā)明制得的玉米芯生物吸附劑對(duì)TVOC的吸附效果均大于活性炭、竹炭、樹脂、硅藻土，其中硅藻土的吸附效果僅次于優(yōu)化玉米芯，樹脂對(duì)TVOC雖有一定的吸附效果，但吸附效率不高。造成此結(jié)果的原因可能是它們的吸附機(jī)理不同?；钚蕴?、硅藻土的特性決定了其對(duì)TVOC的吸附屬物理吸附，玉米芯富含纖維素，纖維素本身具有很好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，另外經(jīng)過無水乙醇、NaOH混合處理后玉米芯中存在多種有機(jī)物質(zhì)，不僅存在物理吸附，還存在化學(xué)吸附，較單純的物理吸附劑效果更佳。

由圖2～圖4電鏡圖可知，未處理的玉米芯有明顯的陰影部分，經(jīng)本發(fā)明處理后的玉米芯生物吸附劑表面出現(xiàn)更多的褶皺，更加疏松多孔，這種物理結(jié)構(gòu)的玉米芯生物吸附劑的比表面積更大，更易于吸附空氣中的TVOC，而吸附后的玉米芯生物吸附劑有許多孔被吸附的物質(zhì)堵住。

圖5為玉米芯不同狀態(tài)的紅外光譜圖，圖中1為原始玉米芯的紅外光譜，3445.86cm-1處是-OH伸縮振動(dòng)峰。圖中2為玉米芯生物吸附劑未吸附前的紅外光譜，3448.40cm-1處是-OH伸縮振動(dòng)峰。圖中3為玉米芯生物吸附劑吸附TVOC后的紅外光譜，3446.78cm-1處是-OH伸縮振動(dòng)峰。

圖中2和圖中1相比，圖中2的-OH左移，-OH增多，說明經(jīng)過皂化處理，暴露出大量-OH。圖中3和圖中2相比，圖中3的-OH右移，-OH減少，說明-OH參與了吸附TVOC過程。

本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，根據(jù)上述說明進(jìn)行的改進(jìn)與變換都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。