CN103623696A - 一种吸附分解型空气净化材料 - Google Patents
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Abstract
一种吸附分解型空气净化材料：目前在空气净化领域经常使用普通的活性炭吸附或光触媒分解等在实际应用中遇到一些不可逾越的问题，效果不理想。现将磷酸二氧化钛络合物加入活性炭纤维中。在活性炭纤维大量吸附有害、有毒气体的同时，磷酸二氧化钛络合物能迅速将其分解，使得吸附和分解相结合，达到物理化学反应同时进行，既能保持活性炭纤维的长期使用，又解决了分解时捕捉有害气体的难度。一种吸附分解型空气净化材料其组成包括：磷酸二氧化钛络合物，活性炭纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化材料，具体涉及室内、车内、舱内等封闭空间的环境空气净化，能吸附并分解有毒有害气体。名称：一种吸附分解型空气净化材料。
背景技术
光触媒(TiO2)技术作为一项新兴的最新环保技术已获得国际上的广泛关注，光触媒以其抗菌性彻底、无公害、有效分解有害气体等特性正获得人们日益重视并广泛应用于人类生活中。
光触媒【photocatalyst】是光【photo＝Light】+触媒(催化剂)【Catalyst】的合成词。
光触媒是利用紫外线做催化反应(氧化——还原反应)促进有机物分解的光半导体物质，其可将有机污染物有效的分解成无污染的水和二氧化碳，同时具有杀菌、除臭、防污、亲水等功能。光触媒是氧化能力极强的超微粒子化的二氧化钛(TiO2)。她被誉为未来环保产业之一的纳米技术产品。
但光触媒在实际应用中遇到一些不可逾越的问题。
首先“光触媒”(纳米级二氧化钛)需要的是在光的催化下才发生有效反应，在一定光波长紫外线的激发下(波长小于387.5nm)，二氧化钛才会发生催化作用。由于自然光中波长小于387.5nm的光所占比例很小(＜4％)而对于室内环境而言，天花板、墙壁可直接光照的面积很少，家具内部、背部自然光线无法照到，所以导致光触媒在实际应用中由于光照问题极大受限，大大削弱了催化效果。
其次粘结剂对光触媒的性能影响很大。由于二氧化钛不溶于水，所以在制成溶剂时，只有使用粘结剂才能使二氧化钛附着在物体表面，极大影响了物体表面的光泽度，另外制作时由于采用了粘结剂等特殊工艺手段，才能使二氧化钛附着在物体表面，粘结剂在固定二氧化钛的同时，对二氧化钛起到封闭的作用，大大降低了二氧化钛的表面接触面积，使其效果不能充分发挥。
活性炭是许多具有吸附性能的碳基物质的总称。具有较大的比表面积，其大部分来源于微孔，微孔适合小分子的吸附。
活性碳纤维ACF(Activated Carbon Fiber)是有机纤维经高温碳化活化制备而成的一种多孔纤维吸附材料，具有优异的结构与性能特征，其比表面积大、孔径分布高。在表面形态和结构上与粒状活性炭有很大差别。粒状活性炭含有大孔、中孔、和微孔；而活性碳纤维主要发育了大量的微孔。微孔的分布狭窄且均匀，孔宽大多数分布在0.5-1.5nm之间，微孔体积占总孔体积90％。因此活性碳纤维具有很大的比表面积，多数为800-1500m2/g，适当的活化条件可使比表面积达3000m2/g.与粒状活性炭相比，活性碳纤维的吸附容量大，吸附脱附速度快，易再生，且不容易粉化。由于活性碳纤维具有巨大的比表面积和合适的微孔结构，对有机蒸汽的吸附量比粒状活性炭大几倍甚至几十倍；对无机气体如SO2，H2S，NOx和CO等也有很强的吸附能力。活性碳纤维对气相物质吸附比粒状活性炭吸附速度高2-3个数量级。活性碳纤维之所以能快速吸附，一方面是它对吸附质的作用力强，另一方面是它的微孔直接与吸附质接触，缩短了扩散路程。另外由活性碳纤维的直径算出其外表面积的比表面积约为0.5m2/g，比粒状活性炭0.01m2/g大很多，与吸附质的接触面积也相应大得多。由于活性碳纤维具有强的耐酸、耐碱及耐溶剂性能，且具有一定的机械强度，不宜粉化，减少微尘的产生，不会造成微尘二次污染。
活性碳纤维吸附力强，吸附完全，对有机质有很强的相互作用力，特别适合用于吸附有机污染物，在室内空气净化方面的应用前景非常广阔。
活性碳纤维虽然具有与粒状活性炭不可相比的优良特性，但在实际应用中也会出现粒状活性炭一样的难题，那就是当吸附饱和时必须重新活化或埋掉防止二次污染。因为当吸附饱和时内部的有害有机物质并没有发生质变，通俗的讲就是利用其极强的吸附能力把有害的有机物质收集到一起。
发明内容
一种吸附分解型净化材料的制作方法是：取所述的锐钛型二氧化钛1份，放入纳米粉碎罐中进行超微粉碎，再放入纳米搅拌机搅拌1小时后，制成基料，然后加入4份异丙醇和2份磷酸，充分反应后加入100份蒸馏水，再用氢氧化钠中和至溶液的PH值为5时，沉淀分离出上清液得到产品---磷酸二氧化钛络合物。将活性炭纤维浸泡在磷酸二氧化钛络合物中30分钟，让磷酸二氧化钛络合物完全浸透活性炭纤维后在离心桶内甩干，再将其烘干；即制成一种吸附分解型净化材料。
现将磷酸二氧化钛络合物加入活性炭纤维中；干燥后，在活性炭纤维大量吸附有害、有毒气体的同时，磷酸二氧化钛络合物能迅速将其分解，使得吸附和分解相结合，达到物理化学反应同时进行，既能保持活性炭纤维的长期使用，又解决了分解时捕捉有害气体的难度。
这个技术方案有以下有益效果：
1)磷酸二氧化钛络合物的反应方式是在光照处和阴暗处均可发挥触媒的作用，生产时通过液相反应法使Ti4+成为Ti4+-P的络合大分子以水溶胶的状态半稳定的存在于水溶液中。在实际应用中不需要添加粘结剂，也不需要紫外线光的催化，只要空气中存在氧(O2)和水(H2O)，就能在微孔表面产生催化(氧化——分解)的作用，产生氧化——还原反应，产生负价氧离子(O2-)和(-OH)氢氧结合基，氧化分解有害有机物。由于磷酸二氧化钛络合物是水溶性胶的形式在物体表面干燥后形成纳米级网膜，吸附性极强不受粉尘覆盖影响。
2)由于磷酸二氧化钛络合物是利用催化反应氧化还原原理，不受空气中污染物初始浓度影响，对室内空气净化效果极为显著。
3)由于磷酸二氧化钛络合物的反应生成物是无毒的水和二氧化碳，对室内空气不构成二次污染。
4)磷酸二氧化钛络合物以其高效性、持久性、安全性而应用于活性碳纤维，只要将活性碳纤维浸泡在磷酸二氧化钛络合物中10分钟后取出烘干后，放置被污染的空间，即可使污染气体通过污染物表面散发时得到降解，使室内空气更加清新，无二次污染。不仅应用于新建、新装修的室内(家居、办公楼、宾馆、学校、医院、幼儿园等)，还包括交通工具、家具、空调、染色布艺等制造的产品，对汽车、家具、公共场所的空气净化均有同样效果。可长期保持净化效果，环保品质提升，有很高的使用价值。
5)该产品具有强烈的吸附性和因纳米粒子特性的电位转移而产生的高能量易位反应，可在有光条件下产生催化反应(氧化还原反应)，产生具有强氧化力的氢氧游离基，能大幅度、持续不断地消除甲醛、苯、氨及有机挥发物等有害气体，同时能达到除臭、抗菌、防霉、净化空气的效果。
具体实施方式：
1)一种吸附分解型净化材料的制作方法，取锐钛型二氧化钛1份，放入纳米粉碎罐中进行超微粉碎，再放入纳米搅拌机搅拌1小时后，制成基料，然后加入4份异丙醇和2份磷酸，充分反应后加入100份蒸馏水，再用氢氧化钠中和至溶液的PH值为5时，沉淀分离出上清液得到产品---磷酸二氧化钛络合物。将活性炭纤维浸泡在磷酸二氧化钛络合物中30分钟，让纳米级空气触媒空气净化剂完全浸透活性炭纤维后在离心桶内甩干，再将其烘干；即制成一种吸附分解型净化材料。
将这种吸附分解型净化材料放置在有污染的环境里，能大幅度、持续不断地消除甲醛、苯、氨及有机挥发物等有害气体，同时能达到除臭、抗菌、防霉、净化空气的效果。经试验24小时后甲醛去除率91.2％，苯去除率93.5％，氨去除率90％，挥发性有机物去除率95.6％。
2)取锐钛型二氧化钛1份，放入纳米粉碎罐中进行超微粉碎，再放入纳米搅拌机搅拌1小时后，制成基料，然后加入5份异丙醇和3份磷酸，充分反应后加入100份蒸馏水，再用氢氧化钠中和至溶液的PH值为6时，沉淀分离出上清液得到产品---磷酸二氧化钛络合物。将活性炭纤维浸泡在磷酸二氧化钛络合物中30分钟，让纳米级空气触媒空气净化剂完全浸透活性炭纤维后在离心桶内甩干，再将其烘干；即制成一种吸附分解型净化材料。
将这种吸附分解型净化材料放置在有污染的环境里，能大幅度、持续不断地消除甲醛、苯、氨及有机挥发物等有害气体，同时能达到除臭、抗菌、防霉、净化空气的效果。经试验测试24小时后甲醛去除率90.0％，苯去除率92.6％，氨去除率90％，挥发性有机物去除率93.5％。
Claims (2)
1.一种吸附分解型空气净化材料，其特征是：将磷酸二氧化钛络合物吸附在活性炭纤维内，以实现活性碳纤维吸附周围气体的同时，磷酸二氧化钛络合物分解有害气体，使吸附分解相结合。
2.一种吸附分解型空气净化材料的制作方法，其特征是：取所述的磷酸二氧化钛络合物原液及去离子水按1(磷酸二氧化钛原液)比10-50(去离子水)的比例制成基料；然后将活性炭纤维浸泡在基料中，吸附基料30-50分钟，让基料完全浸透活性炭纤维后；将浸透基料的活性碳纤维用离心桶甩干后放置在烘箱内，加热到120度烘干；即制成一种吸附分解型空气净化材料。
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