甲醛是一種原漿性有毒物質(zhì)，可與蛋白質(zhì)結(jié)合，高濃度或長(zhǎng)時(shí)間的吸入或接觸會(huì)產(chǎn)生眼刺激感，造成視力和視網(wǎng)膜選擇性損害或引起皮膚過(guò)敏、壞死，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)記憶力減退、嗜睡等神經(jīng)衰弱癥狀，更為甚者會(huì)引起遺傳物質(zhì)的突變，損傷染色體。在現(xiàn)實(shí)生活中，由于目前復(fù)合木地板使用的膠粘劑仍以脲醛樹(shù)脂為主，地板中殘留未參與反應(yīng)的甲醛會(huì)以氣態(tài)形式向周?chē)h(huán)境中逐漸釋放。再加上建材市場(chǎng)不規(guī)范，致使許多人因此中毒。因此，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上高居第二位，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)制突變物之一。為了降低室內(nèi)甲醛的濃度，人們采取了各種各樣的辦法。而吸附技術(shù)為解決甲醛問(wèn)題提供了新的途徑。
天然沸石是一種天然多孔的物質(zhì)，由于內(nèi)部空間的特殊構(gòu)架，使其具有優(yōu)越的離子交換和吸附等性能。因此本項(xiàng)目研究了天然沸石及其改性后的沸石對(duì)甲醛的吸附效果，并探討了吸附機(jī)理，以期對(duì)室內(nèi)空氣改善治理提供應(yīng)用基礎(chǔ)。
1、實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)材料：
(1)天然沸石：取自河北圍場(chǎng)縣，經(jīng)過(guò)X射線(xiàn)衍射(XRD)鑒定，其主要礦物為斜發(fā)沸石，其吸銨值為80.63meq/100g，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。
(2)甲醛、氫氧化鈉、鹽酸和有機(jī)改性劑(HDTMA)，均為分析純化學(xué)試劑。
實(shí)驗(yàn)方法：
改性沸石的制備
(1)酸改性沸石的制備方法
采用鹽酸對(duì)沸石進(jìn)行改性。在常溫下，配制一定濃度的鹽酸溶液，稱(chēng)取一定質(zhì)量的沸石使其浸泡在鹽酸溶液中，在不斷攪拌的情況下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的處理，然后過(guò)濾，洗滌，干燥，最后過(guò)200目篩，放置在干燥器中以備使用。
(2)堿改性沸石的制備方法
采用氫氧化鈉對(duì)沸石進(jìn)行改性。在常溫下，配制一定濃度的氫氧化鈉溶液，稱(chēng)取一定質(zhì)量的沸石使其浸
泡在氫氧化鈉溶液中，在不斷攪拌的情況下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的處理，然后過(guò)濾，洗滌，干燥，最后過(guò)200目篩，放置在干燥器中以備使用。
(3)有機(jī)改性沸石的制備方法
天然沸石(0.5～0.8mm)在250℃下處理2h，冷卻后制成鈉型沸石，根據(jù)測(cè)得的陽(yáng)離子交換容量，稱(chēng)取一定量的HDTMA與5g鈉型沸石于250ml燒杯中，加入100ml去離子水，在磁力攪拌器中攪拌8h，用去離子水洗凈沸石后自然風(fēng)干，從而得到負(fù)載不同量的HDTMA的有機(jī)改性沸石。
吸附量的測(cè)定
37%的甲醛溶液置于密閉容器(干燥器)的下層，將沸石樣品平鋪在稱(chēng)量瓶的底部，打開(kāi)蓋置于干燥器的上層。測(cè)量在一定溫度下(25℃)，樣品對(duì)37%甲醛溶液的飽和蒸汽的平衡吸附。由于容器中有大量的水蒸氣存在，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映的是沸石對(duì)甲醛和水的共吸附現(xiàn)象。考慮到實(shí)際室內(nèi)環(huán)境中總是有水蒸氣的存在，因此此方法反映的是實(shí)際情況。
2、結(jié)果與分析
天然沸石對(duì)甲醛的吸附
天然沸石對(duì)甲醛和水的吸附狀況見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出天然沸石對(duì)甲醛有一定的吸附量，而且吸附速度很快，在2～3小時(shí)之間就已經(jīng)達(dá)到吸附平衡。但是吸附量不是很大。
鹽酸改性沸石對(duì)甲醛的吸附
鹽酸改性沸石對(duì)甲醛和水的吸附狀況見(jiàn)圖2。從圖2中看出鹽酸改性沸石對(duì)甲醛幾乎沒(méi)有吸附。
堿改性沸石對(duì)甲醛的吸附
氫氧化鈉改性沸石對(duì)甲醛和水的吸附狀況見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，經(jīng)過(guò)堿改性的沸石對(duì)甲醛幾乎沒(méi)有吸附。
鹽酸改性沸石和氫氧化鈉改性沸石對(duì)甲醛幾乎不吸附的主要原因，可能是改性后的沸石的孔道中存在著大量的H+或OH-，表現(xiàn)一種電場(chǎng)效應(yīng)，水是一種極性很強(qiáng)的物質(zhì)，甲醛只有羰基表現(xiàn)極小的極性，所以改性后的沸石優(yōu)先吸附水，而對(duì)甲醛的吸附不明顯。
有機(jī)改性沸石對(duì)甲醛的吸附
HDTMA改性沸石對(duì)甲醛和水的吸附見(jiàn)圖4。從圖4中可以看出，經(jīng)過(guò)0.5mmolHDTMA改性后的沸石對(duì)甲醛有一定的吸附量，其對(duì)甲醛的最大吸附量可高達(dá)0.0015g/g沸石。隨著沸石負(fù)載HDTMA濃度的增加，對(duì)甲醛吸附也明顯增大，對(duì)甲醛的最大吸附量可達(dá)到0.043g/g沸石。這主要是因?yàn)镠DTMA提供的憎水基團(tuán)多了，甲醛是一種急性很弱的物質(zhì)，所以增大了對(duì)甲醛的吸附。其中1.5mmolHDTMA改性的沸石對(duì)水的吸附出現(xiàn)最低點(diǎn)可能由于實(shí)驗(yàn)誤差所造成的。
3、結(jié)論
天然沸石對(duì)甲醛有一定的吸附量，但是吸附量很小；經(jīng)過(guò)鹽酸和氫氧化鈉改性的沸石對(duì)甲醛和水的共吸附與對(duì)水的吸附?jīng)]有明顯差別，說(shuō)明改性后的沸石對(duì)甲醛幾乎不吸附；經(jīng)過(guò)有機(jī)改性的沸石對(duì)甲醛的吸附量增加，隨著有機(jī)改性劑的加入量在一定范圍內(nèi)增加，對(duì)甲醛的吸附應(yīng)增加。
