CN102872917A - 一种负氧离子发生剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负氧离子发生剂及其制备方法；所述负氧离子发生剂，以重量百分比计，包括换能剂专用复合粉体1.5％～4％、搭载剂1.5％～4％、分散剂0.2％～0.4％、余量为纯净水；其中，所述的换能剂专用复合粉体，由包括下列重量百分比的组分组成：纳米硅藻土30％～50％、纳米电气石20％～40％、纳米二氧化钛20％～30％；该负氧离子发生剂具有大比较面积、超细粒径和高稳定性，能持久释放负氧离子，可彻底解决室内空气污染深层污染源的挥发问题。
Description
技术领域
本发明涉及治理室内环境污染领域，特别涉及一种负氧离子发生剂及其制备方法。
背景技术
室内空气污染物来源于室内和室外两部分，室内主要来源于装修装饰材料和家具两部分。室内气体污染物的主要来源为：①建筑材料中的人造板、泡沫隔热材料、塑料板材；②装修材料及新的组合家具；③室内装饰材料中的油漆、涂料、粘合剂、壁纸、地毯、木器漆、粘胶剂等；④冬季施工过程中，加入的混凝土防冻剂、高碱混凝土膨胀剂和早强剂。
随着全装修住宅的逐步普及，室内空气污染日益严重，室内环境质量问题越来越引起社会各界的广泛关注。目前市场上有很多治理室内环境污染的方法，与本发明中负氧离子发生剂比较相关的有以下两种：
1、采用催化技术的方法：催化技术是以催化为主，结合超微过滤，从而保证在常温常压下使多种室内污染气体分解成无害无味物质，由单纯的物理吸附转变为化学吸附，具有能耗低，不产生二次污染的特点。但是采用催化技术需要纳米TiO2和紫外光照射，存在经济和技术的局限性，一般办公区或者居民区很难达到这样的要求。
2、光触媒治理方法：光触媒在吸收太阳光或照明光源中的紫外线后，在紫外线能量的激发下发生氧化还原反应，表面形成强氧化性的氢氧自由基和超氧阴离子自由基，把空气中游离的有害物质及微生物分解成无害的二氧化碳和水，从而达到净化空气、杀菌、除臭等目的。但是，光触媒受到光照条件的限制，反应速度相对较慢，生产成本高，市场价格比较昂贵，而且光触媒作为一种被动的除污染方式，其产生的羟基和负氧离子降解污染物的速度只有大于污染物自身挥发速度的时候才会起效果，人体也同时在吸附污染物，对人体健康同样有害。
发明内容
针对现有的环境污染治理的局限性，本发明提供一种负氧离子发生剂及其制备方法，首次将纳米超分子技术引入室内环保领域。
本发明提供一种负氧离子发生剂，以重量百分比计，包括换能剂专用复合粉体1.5％～4％、搭载剂1.5％～4％、分散剂0.2％～0.4％、余量为纯净水；其中所述的换能剂专用复合粉体，由包括下列重量百分比的组分组成：纳米硅藻土30％～50％、纳米电气石20％～40％、纳米二氧化钛20％～30％。
所述搭载剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素或羧乙基纤维素钠中的任意一种。
所述分散剂为六偏磷酸钠。
本发明还提供制备负氧离子发生剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将1.5～4重量份的所述搭载剂投入70重量份的水中，搅拌均匀；
(2)B功能母液的制备：将1.5～4重量份的所述换能剂专用复合粉体加入20重量份水中，搅拌均匀后加入0.2～0.4重量份分散剂，搅拌均匀；
(3)将B功能母液加入A搭载剂中，加水调整溶液总量至100重量份，搅拌均匀；
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，由包括下列重量百分比的组分组成：纳米硅藻土30％～50％、纳米电气石20％～40％、纳米二氧化钛20％～30％。
本发明中所述搭载剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素或羧乙基纤维素钠中的任意一种。搭载剂的投入量要根据液体的所需粘稠度进行调整，以功能液投入后有良好的悬浮性为准。液体中不能有结节。
本发明中所述分散剂为六偏磷酸钠。
在上述制备负氧离子发生剂的制备方法中，所述搅拌都是采用高剪切分散机进行。
在制备负氧离子发生剂时，也可以用家用搅拌机替代，转速越高越好，功能母液制备时必须适当延长搅拌时间，使粉体达到良好的分散状态。
本发明负氧离子发生剂中三种纳米材料的性质和作用如下：
纳米硅藻土：纳米孔径是普通活性炭的5000-6000倍，吸附能力极强，经纳米改性后，通过与空气中的水分互动，在吸放水过程中大量释放负离子。
纳米二氧化钛：世界公认的活性最强的光催化剂，经纳米改性后，在光照下，向空气中释放电子和空穴，与空气中的氧互动，瞬间氧化性可击穿几乎所有分子键。
纳米电气石：是地球上唯一带永久电极的晶体，可持续产生0.06毫安的电流，在不需任何附加条件和人工助力情况下，只要吸收太阳的光能，电气石表面就能够产生电荷。电气石集“远红外线发射仪”、“空气维生素”、“细胞活化剂”、“生物电平衡仪”等诸多特殊功能于一身。
负氧离子发生剂将纳米硅藻土、纳米电气石、纳米二氧化钛、搭载剂和分散剂聚合成为超分子凝聚体，以分子键力在物体表面形成一层可自动修复的纳米网格。网格的节点是纳米硅藻土改性后的硅笼结构，纳米二氧化钛和纳米电气石在硅笼中呈现动态活跃状态，比表面积比常规光触媒产品提高一倍，光催化性能大幅提高。在搭载剂和分散剂作用下，多种纳米材料呈现相互增强的整体增强效果。
本发明中负氧离子发生剂的反应过程分为液相和固相两段进行：首先，在液相阶段，喷涂以后药剂接触到板材或墙壁表面的甲醛等有机化合物后，发生缓慢的化学反应。以甲醛为例，甲醛首先被氧化为甲酸，因为药剂呈弱碱性，甲酸和碱性溶液发生进一步的化学反应，生成甲酸盐和水，水蒸发掉以后，甲酸盐结晶析出，从而清除了化学污染源。其次，在大约48小时以后，喷涂药剂全面干燥，这时，三种主要纳米材料开始发挥催化作用。纳米硅藻土呈现强大的吸附能力，纳米二氧化钛在光的照射之下，发挥催化氧化作用，促使空气中的氧气和水分子活化，分解甲醛等有机污染物，纳米电气石在空气流动摩擦以及温度变化之下，释放游离的负离子，在暗处活化空气中的氧气和水份，使其氧化甲醛等有机污染物。通过这三种纳米材料的性能，达到长期彻底净化空气的作用。
本发明中的负氧离子发生剂可将生活环境中声音震动、空气流动、温度变化、压差等微弱的动能进行转化，恒久释放负氧离子。本发明为纳米级产品，配合强力附着剂，经干燥、附着后，不会被擦掉，彻底解决深层污染源挥发问题。
附图说明
图1负氧离子发生剂制备方法工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，制备负氧离子发生剂的方法，包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将1.5～4重量份的所述搭载剂投入70重量份的水中，搅拌均匀；
(2)B功能母液的制备：将1.5～4重量份的所述换能剂专用复合粉体加入20重量份水中，搅拌均匀后加入0.2～0.4重量份分散剂，搅拌均匀；
(3)将B功能母液加入A搭载剂中，加水调整溶液总量至100重量份，搅拌均匀；
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，由包括下列重量百分比的组分组成：纳米硅藻土30％～50％、纳米电气石20％～40％、纳米二氧化钛20％～30％。
下面通过实施例进一步说明本发明，在下面实施例中，本发明负氧离子发生剂的效果可通过下面的具体试验检测。
试验在两个1.5m3的测试舱中进行，一个为样品舱，另一个为空白舱。将负氧离子发生剂涂刷在3张1m2的纸基上，第一遍自然晾干后，再涂刷第二遍，待样品自然晾干后，挂在样品舱内。
将甲醛、苯、氨和TVOC释放源分别放置在两舱内，开启风扇，使释放源与舱内空气混合均匀，趋于平衡，关闭风扇，采样测其浓度为初始浓度。24小时后采样并测定两舱内甲醛、苯、氨和TVOC的浓度值。
在本发明中，使用中华人民共和国国家标准GB/T2761-2006《室内空气净化产品净化效果测定方法》作为评价甲醛、苯、氨和TVOC浓度的标准；检测设备为QT-2大气采样器、722S分光光度计和GC-4000A气相色谱仪。
去除效果计算公式：
式中：y-去除率，％；
CA-24小时空白舱污染物浓度值，mg/m3
CB-24小时样品舱污染物浓度值，mg/m3
实施例1
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将20g羧甲基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体16g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠2g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土40％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛25％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例2
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将20g羧乙基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体16g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠3g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土35％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛30％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例3
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将20g羟丙甲基纤维素投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体30g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠3g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土40％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛25％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例4
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将20g羧甲基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体30g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠4g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土35％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛30％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例5
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将20g羧乙基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体40g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠3g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土40％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛25％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
| 测试项目 | 甲醛 | 苯 | 氨 | TVOC |
| 24小时测试对比 | 35％ | 80％ | 84％ | 48％ |
| 去除率％ |
实施例6
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将20g羟丙甲基纤维素投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体40g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠4g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土35％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛30％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例7
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将30g羧甲基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体16g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠2g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土40％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛25％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例8
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将30g羧乙基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体16g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠4g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土35％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛30％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例9
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将30g羟丙甲基纤维素投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体30g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠3g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土40％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛25％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例10
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将30g羧甲基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体30g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠4g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土35％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛30％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例11
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将30g羧乙基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体40g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠3g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土40％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛25％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
实施例12
本实施例中负氧离子发生剂按下述制备方法制备，该方法包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将30g羟丙甲基纤维素钠投入700mL纯净水中，用分散机充分搅拌成有粘性的液体。
(2)B功能母液的制备：取纯净水200mL放入分散机，并打开电源慢速搅拌。将换能剂专用复合粉体40g徐徐加入，分散机高速运转20分钟后加入六偏磷酸钠2g，继续搅拌2分钟。
(3)将搭载剂A先放入分散机慢速搅拌，徐徐加入功能母液B，加纯净水调整溶液总量至1000g，高速运转5分钟后完成。
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，按重量百分比该组合物由以下组合物组成：纳米硅藻土35％、纳米电气石35％、纳米二氧化钛30％。
本实施例制得的负氧离子发生剂技术指标如下表：
负氧离子发生剂净化能力如下表：
Claims (7)
1.一种负氧离子发生剂，其特征在于：以重量百分比计，包括换能剂专用复合粉体1.5％～4％、搭载剂1.5％～4％、分散剂0.2％～0.4％、余量为纯净水；其中，所述的换能剂专用复合粉体，由包括下列重量百分比的组分组成：纳米硅藻土30％～50％、纳米电气石20％～40％、纳米二氧化钛20％～30％。
2.根据权利要求1所述的一种负氧离子发生剂，其特征在于：所述搭载剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素或羧乙基纤维素钠中的任意一种。
3.权利要求1所述的一种负氧离子发生剂，其特征在于：所述分散剂为六偏磷酸钠。
4.制备权利要求1所述的负氧离子发生剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)A搭载剂的制备：将1.5～4重量份的所述搭载剂投入70重量份的中，搅拌均匀；
(2)B功能母液的制备：将1.5～4重量份的所述换能剂专用复合粉体加入20重量份水中，搅拌均匀后加入0.2～0.4重量份分散剂，搅拌均匀；
(3)将B功能母液加入A搭载剂中，加水调整溶液总量至100重量份，搅拌均匀；
其中，步骤2所述的换能剂专用复合粉体，由包括下列重量百分比的组分组成：纳米硅藻土30％～50％、纳米电气石20％～40％、纳米二氧化钛20％～30％。
5.根据权利要求4所述的制备负氧离子发生剂的方法，其特征在于：所述搭载剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素或羧乙基纤维素钠中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的制备负氧离子发生剂的方法，其特征在于所述分散剂为六偏磷酸钠。
7.根据权利要求4所述的制备负氧离子发生剂的方法，其特征在于：所述搅拌采用高剪切分散机进行。
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