CN103977759A

CN103977759A - 一种硅藻球及其制备方法

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Publication number: CN103977759A
Application number: CN201410224904.2A
Authority: CN
Inventors: 董卜祯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: CN103977759B

Abstract

本发明提供了一种硅藻球及其制备方法，该硅藻球包括30～80重量份改性硅藻土、5～35重量份电气石、10～20重量份纳米二氧化钛、4～15重量份无机凝胶粉与6～10重量份水。与现有活性炭相比，本发明硅藻球中含有改性硅藻土，其特殊的分子结构能将水分子自然分解成正负离子，且其表面有许多排列有序的纳米微孔，使其具有较大的比表面积及较强的吸附性；同时，硅藻球中添加有电气石、纳米二氧化钛等特殊的纳米材料，能够全自动、全天候长效持久的吸附和消除甲醛，不会产生吸附饱和、二次污染等问题，也能够释放对人体有益负氧离子。

Description

一种硅藻球及其制备方法

技术领域

本发明属于空气净化材料技术领域，尤其涉及一种硅藻球及其制备放方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，居室的装修越来越豪华，同时在装修中大量使用非环保的胶合板、人造板家具、脲醛树脂类胶黏剂、纺织类材料等，这些材料容易释放出甲醛而危害身体健康，特别是夏季房间相对密闭时，气温高，甲醛释放加快，室内空气不流通，聚集了大量甲醛。而胶合板内部的甲醛残留时间非常长，通常5年以上才能释放干净，而有的需要10年以上才能释放完全，因此需要长期的甲醛治理。并且甲醛已被世界卫生组织确定为致癌物质，也是潜在的强致突变物之一。

甲醛的吸收方法主要有物理吸附法、化学吸附法、热催化氧化法、光催化法、生物法、复合法等。化学法能迅速去除空气中的甲醛，但需要消耗大量的化学试剂，成本高，且有些方法所使用的试剂有一定的毒性；还存在反应饱和后载体不易回收、材料浪费量大等问题。热催化氧化法不需要消耗化学试剂，也没有反应饱和的问题，但需要较高的温度，不适宜在室内使用。低温等离子技术处理空气中的有机污染物具有处理速度快、处理量大、反应完全等优点，但存在产生大量氮氧化物和多种自由基气体等新污染物的缺点。光催化技术具有在室温下可以使用、能耗低、无二次污染等优点，但当污染物浓度较高时处理速度较慢。

多孔非金属矿物具有独特的纳米孔结构、空隙率、比表面积大、吸附能力强的特点，而且价格低廉，环境友好、回收和重复使用方便。其中采用活性炭吸附是除甲醛最常用的技术，但目前的活性炭制品大多为粉状或粒状，普遍存在强度低、易碎、无法成型、寿命短、回收与再生困难，易造成二次污染等诸多问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种硅藻球及其制备方法，该硅藻球的寿命较长。

本发明提供了一种硅藻球，包括：

优选的，包括：

本发明还提供了一种硅藻球的制备方法，包括：

将30～80重量份改性硅藻土、5～35重量份电气石、10～20重量份纳米二氧化钛、4～15重量份无机凝胶粉与6～10重量份水混合，搅拌，得到硅藻球。

优选的，所述改性硅藻土优选按照以下方法进行制备：

将硅藻土煅烧后，用四硼酸钠进行活化，然后用碱性物质进行改性，得到改性硅藻土。

优选的，所述碱性物质为碳酸钠。

优选的，所述煅烧的温度为800℃～1000℃。

具体实施方式

本发明提供了一种硅藻球，包括：

其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。

所述改性硅藻土为本领域技术人员熟知的改性硅藻土即可，并无特殊的限制，本发明中所述改性硅藻土优选按照以下方法进行制备：将硅藻土煅烧后，用四硼酸钠进行活化，然后用碱性物质进行改性，得到改性硅藻土。

硅藻土是被称之为硅藻的单细胞植物死亡后经过1至2万年左右的堆积期，形成的一种化石性的硅藻堆积土矿床。硅藻是最早在地球上出现的原生生物之一，生存在海水或者湖水中。正是这种硅藻，通过光合作用向地球提供氧，促进了人类和动植物的诞生。硅藻主要成分是硅酸质，具有多孔质特性，比重一般在0.4～0.9，由于硅藻体具有总过的壳体孔洞，使硅藻土具多孔质构造，其孔隙度达90％～92％，其超微细孔比木炭还要多出5000～6000倍，因而具有超高比表面积，从而使其具有较强的吸附能力，有效去除空气中的游离甲醛、苯、氨、VOC等有害物质以及宠物体臭、吸烟、生活垃圾所产生的异味，全面解决室内空气污染，明显改善室内生活环境。

另外硅藻土对水分的吸收和释放能够产生瀑布效果，将水分子分解成正负离子。由于水分子被包裹，形成正负离子群，然后以水分子为载体，在空气中四处浮游，拥有杀菌能力。在空气中到处浮游的正负离子群遇到了过敏物质以及其他细菌、霉菌等有害物质，就能立即将其进行包围和隔离，然后，正负离子群中性能最活跃的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反应，最后将它们彻底分解成水分子等无害物。

按照本发明，硅藻土优选先在300℃～600℃的条件下进行干燥，精选，然后再进行煅烧，更优选为500℃～600℃；所述煅烧的温度优选为800℃～1000℃，更优选为900℃～1000℃；所述煅烧的时间优选为1～5h，更优选为1～2h。

煅烧后，用四硼酸钠进行活化；所述四硼酸钠与硅藻土的质量比优选为(2～5)：(98～95)，更优选为3：97；所述活化的时间优选为30～60min，更优选为40～50min，再优选为45min。

活化后，用碱性物质进行改性，得到改性硅藻土；其中，所述碱性物质为本领域技术人员熟知的碱性物质即可，并无特殊的限制，本发明中优选为碳酸钠；所述碱性物质与硅藻土的质量比优选为(3～7)：(97～93)，更优选为5：95；所述改性的时间优选为40～100min，更优选为50～80min，再优选为60min。

对硅藻土进行改性，可提高硅藻土的比表面积为60m²/g，从而增强硅藻土的吸附能力。

本发明中，所述改性硅藻土的含量优选为35～75重量份，更优选为40～60重量份。

所述电气石的含量优选为7～30重量份，更优选为8～20重量份。电气石的主要成分有镁、铝、铁、硼等十多种对人体有益的微量元素。它是一种结构特殊的极性结晶体，自身能产生静电，并能永久释放空气负离子和远红外线。经科学研究表面，电气石具有集电和压电性，只要有温差和轻微的压力或轻微的摩擦，或与空气中的水分子接触，瞬间会持续地释放负氧离子和远红外线，从而催化分解甲醛、苯、乙醛等有害有机分子，促进空气中悬浮物的沉降，并能高效清除空气中的阳离子和自由基，达到净化空气的目的。

电气石释放的负氧离子又被称为空气维生素，提高空气横纵负氧离子的浓度值，可以有效提高空气的新鲜度，同时具有调节人体离子平衡作用，能使身心放松，活化细胞，提高自然治愈率等作用，并能抑制身体的氧化或老化，现代的环境具有许多促使正离子生成的要因，身体经常处于紧张状态，因此，负离子是现代人不可或缺的物质。

所述纳米二氧化钛的含量优选为12～18重量份，更优选为12～15重量份。纳米二氧化钛不仅能将甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等有毒有害气体、污染物、臭气、细菌等氧化分解成无害的CO₂和H₂O，而且具有高效光谱的消毒性能，对各种常见的致病菌都有很好的一致和杀灭作用。一般抗菌剂只有杀菌作用，但不能分解毒素，而纳米二氧化钛可以将细菌遗体及体内残留毒素完全分解，达到彻底消毒杀菌的目的。经科学实验证明，纳米二氧化钛对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、肠炎克雷伯氏菌、沙门氏菌、芽杆菌和曲霉等具有很强的杀灭能力，从而达到净化空气横纵有毒有害气体和有效控制细菌、病毒的交叉感染及抑制细菌繁殖的目的。纳米二氧化钛在作用过程中本身并不发生变化和损耗，只提供一个反应场所，具有时间持久、持续作用、性质稳定、安全无毒的优点，不产生二次污染，是国际公认的绿色环保无污染产品。

所述无机凝胶粉的含量优选为5～10重量份，更优选为7～10重量份。无机凝胶粉即水性膨润土增稠流变剂是天然铝镁硅酸盐类增稠流变剂，主要成分为亲水的高纯(改性)蒙脱石，其胶体性类似于美国范德比尔公司和胶体公司Veegun或Magnabrite胶体产品。在水性涂料、乳胶漆、牙膏、化妆品、橡胶、日用化工中被广泛用作悬浮剂、膏体的触变剂、乳胶稳定剂、增稠剂，在特种铸造涂料及多种陶瓷彩釉涂料中被用作基料的悬浮剂、触变剂等。

所述水的含量优选为8～9重量份。

本发明中改性硅藻土、电气石、纳米二氧化钛、无机凝胶粉与水组成了硅藻球，各组分含量之间相互影响，本发明硅藻球的成分优选包括：

或包括：

或包括

或包括：

本发明硅藻球中含有改性硅藻土，其特殊的分子结构能将水分子自然分解成正负离子，且其表面有许多排列有序的纳米微孔，使其具有较大的比表面积及较强的吸附性；同时，硅藻球中添加有电气石、纳米二氧化钛等特殊的纳米材料，能够全自动、全天候长效持久的吸附和消除甲醛，不会产生吸附饱和、二次污染等问题，也能够释放对人体有益负氧离子。

本发明还提供了一种上述硅藻球的制备方法，包括：将30～80重量份改性硅藻土、5～35重量份电气石、10～20重量份纳米二氧化钛、4～15重量份无机凝胶粉与6～10重量份水混合，搅拌，得到硅藻球。

其中，所述改性硅藻土、电气石、纳米二氧化钛、无机凝胶粉与水均同上所述，在此不再赘述。

本发明中的原料优选按照以下顺序进行加入：将30～80重量份改性硅藻土与5～35重量份电气石混合，优选混合20～40min，然后加入10～20重量份纳米二氧化钛混合，优选混合20～40min，再加入4～15重量份无机凝胶粉混合，优选混合30～50min，最后加入水，滚拌20～40min，得到硅藻球。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种硅藻球及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

1.1将硅藻土在550℃下进行干燥，精选，在970℃下进行煅烧1h，然后用四硼酸钠(四硼酸钠与硅藻土的质量比为3：97)进行活化45min，再用苏打灰(苏打灰与硅藻土的质量比为5：95)进行改性60min，得到改性硅藻土。

1.2将40重量份1.1中得到的改性硅藻土与10重量份电气石混合30min，然后加入12重量份的纳米二氧化钛混合30min，再加入7重量份的无机凝胶粉混合40min，最后加入8重量份的水，充分滚拌30min后，得到硅藻球。

根据JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》对1.2中得到的硅藻土进行甲醛净化效率检测，样品刷涂量为250g，检测温度为(20±2)℃，相对湿度为(50±10)％，得到结果为：对比舱甲醛含量0.67mg/m³，而加入样品的样品舱中甲醛含量为0.144mg/m³，净化效率为78.5％。

实施例2

2.1将硅藻土在550℃下进行干燥，精选，在970℃下进行煅烧2h，然后用四硼酸钠(四硼酸钠与硅藻土的质量比为3：97)进行活化45min，再用苏打灰(苏打灰与硅藻土的质量比为5：95)进行改性60min，得到改性硅藻土。

2.2将50重量份2.1中得到的改性硅藻土与15重量份电气石混合30min，然后加入12重量份的纳米二氧化钛混合30min，再加入9重量份的无机凝胶粉混合40min，最后加入9重量份的水，充分滚拌30min后，得到硅藻球。

根据JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》对1.2中得到的硅藻土进行甲醛净化效率检测，样品刷涂量为250g，检测温度为(21±2)℃，相对湿度为(48±10)％，得到结果为：对比舱甲醛含量0.63mg/m³，而加入样品的样品舱中甲醛含量为0.113mg/m³，净化效率为82.1％。

实施例3

3.1将硅藻土在550℃下进行干燥，精选，在970℃下进行煅烧1.5小时，然后用四硼酸钠(四硼酸钠与硅藻土的质量比为3：97)进行活化45min，再用苏打灰(苏打灰与硅藻土的质量比为5：95)进行改性60min，得到改性硅藻土。

3.2将60重量份3.1中得到的改性硅藻土与20重量份电气石混合30min，然后加入15重量份的纳米二氧化钛混合30min，再加入10重量份的无机凝胶粉混合40min，最后加入8重量份的水，充分滚拌30min后，得到硅藻球。

根据JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》对1.2中得到的硅藻土进行甲醛净化效率检测，样品刷涂量为250g，检测温度为(22±2)℃，相对湿度为(51±10)％，得到结果为：对比舱甲醛含量0.66mg/m³，而加入样品的样品舱中甲醛含量为0.105mg/m³，净化效率为84.1％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种硅藻球，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硅藻球，其特征在于，包括：

3.根据权利要求1所述的硅藻球，其特征在于，包括：

4.根据权利要求1所述的硅藻球，其特征在于，包括：

5.根据权利要求1所述的硅藻球，其特征在于，包括：

6.根据权利要求1所述的硅藻球，其特征在于，包括：

7.一种硅藻球的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述改性硅藻土优选按照以下方法进行制备：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碱性物质为碳酸钠。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为800℃～1000℃。