CN104324686A - 一种室内空气净化剂及其制备方法和室内空气净化器过滤网 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种室内空气净化剂及其制备方法和室内空气净化器过滤网。所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物，所述方法包括：以多孔材料活性氧化铝或活化沸石为催化剂载体，在密封的棕色反应容器中，使用高锰酸钾溶液浸渍所述催化剂载体，所述高锰酸钾溶液中的高锰酸钾负载到所述催化剂载体的表面和内部，去除多余的反应液，得到负载高锰酸钾的活性材料；将所述活性材料置于真空干燥箱内在80℃条件下干燥2小时，自然冷却后取出得到所述室内空气净化剂，并进行密封避光保存；每1g所述室内空气净化剂吸附3-5mg的气氟。

Description

一种室内空气净化剂及其制备方法和室内空气净化器过滤网
技术领域
本发明涉及空气净化领域，特别是涉及一种室内空气净化剂的制备方法、一种室内空气净化剂以及一种室内空气净化器过滤网。
背景技术
我国部分地区因燃煤引起的地方性氟中毒是中国特有的氟中毒类型，此类地区室内空气净化主要考虑气氟严重超标给人民健康造成的重大影响，同时还需要考虑甲醛、VOCS(挥发性有机化合物)等其他空气污染问题。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，氟是煤中有害元素之一，不同煤种中含氟范围主要集中在50-300mg/kg，平均含氟量接近200mg/kg，高于世界平均值80mg/kg。氟主要以无机物的形态存在于煤中，煤中的氟化物在高温燃烧时会分解形成HF以及少量的SiF4、CF4等气态形式排放到空气中造成污染。含高氟煤主要分布在中国西部地区，包括云南、贵州、四川、重庆、陕西等地。
在该形势下需要开发出一种多功能的室内空气净化材料用于去除气氟、甲醛、VOCS等。
目前，家用空气净化器用吸附材料一般为各种类型的活性炭，活性炭的吸附原理是物理吸附，依靠它内部发达的空隙结构与较大的比表面积。影响活性炭使用寿命的关键因素为环境中有害物质的总量大小以及脱附频率，当空隙被填满时需要在太阳下暴晒增加使用寿命，环境温度和压力发生变化时吸附的有害物质很容易发生析出现象，导致活性炭的吸附效率较低，产生二次污染导致没有达到净化空气的效果，同时活性碳材料对气氟的吸附效果较差，对甲醛和VOCS的吸附效果也不是很理想。因此，针对高氟污染地区，需要提供一种同时对气氟、甲醛和VOCS起到良好吸附效果的材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种室内空气净化剂及其制备方法和室内空气净化器过滤网，以克服传统的室内空气净化剂的一个或多个缺点。
为了解决上述问题，本发明公开了一种室内空气净化剂的制备方法，所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物，所述方法包括：
以多孔材料活性氧化铝或活化沸石为催化剂载体，在密封的棕色反应容器中，使用高锰酸钾溶液浸渍所述催化剂载体，所述高锰酸钾溶液中的高锰酸钾负载到所述催化剂载体的表面和内部，去除多余的反应液，得到负载高锰酸钾的活性材料；
将所述活性材料置于真空干燥箱内在80℃条件下干燥2小时，自然冷却后取出得到所述室内空气净化剂，并进行密封避光保存；
其中，所述活性氧化铝为粒径3-5mm的白色微球；
所述活化沸石的粒径为3-5mm，所述天然沸石经过高温煅烧，所述活化沸石通过将天然沸石经过400-600℃高温煅烧活化3-5小时并疏通内部孔道得到；
所述高锰酸钾溶液的质量浓度为(1-2)g/L，所述活性材料中高锰酸钾的质量百分比为3％-8％；
所述室内空气净化剂用于净化空气时，所述多孔材料活性氧化铝或者活化沸石吸附室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物，所述高锰酸钾对吸附的甲醛进行催化氧化分解为二氧化碳和水；
每1g所述室内空气净化剂吸附3-5mg的气氟。
优选地，所述的活性氧化铝或所述活化沸石与所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾的质量比为(5-10):1。
优选地，所述的活性氧化铝或所述活化沸石在所述高锰酸钾溶液中的浸渍时间不低于24小时。
本发明还提供了一种室内空气净化剂，所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物；
所述空气净化剂通过上述方法制备。
本发明还提供了一种室内空气净化器过滤网，所述空气净化器的滤网中填充的空气净化剂为通过上述方法制备的室内空气净化剂，或将通过上述方法制备的室内空气净化剂与活性炭按照预设比例混合得到的混合物；
所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明实施例提供了一种针对室内气氟、甲醛、挥发性有机化合物等污染物的去除方法，使用活性氧化铝、活化沸石中的任意一种材料作为催化剂载体，通过负载强氧化性的高锰酸钾，将所述活性材料置于真空干燥箱内在80℃条件下干燥2小时，自然冷却后取出形成一种能吸附分解有害气体，具有催化功能的吸附剂，并进一步进行密封避光保存。其中，所述活性氧化铝为粒径3-5mm的白色微球；所述活化沸石的粒径为3-5mm，所述经过高温煅烧的天然沸石，所述的活化沸石通过将天然沸石经过400-600℃高温煅烧3-5小时并疏通所述天然沸石的内部孔道；所述高锰酸钾溶液的质量浓度为(1-2)g/L，所述活性材料中高锰酸钾的质量百分比为3％-8％。
所述室内空气净化剂用于净化空气时，多孔材料活性氧化铝或者活化沸石吸附室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物在催化剂载体的颗粒表面，具有独特的吸附与催化功能，尤其是针对气氟的吸附效果很好，可以实现每1g所述室内空气净化剂吸附3-5mg的气氟的效果，同时对甲醛和VOCS的吸附效果也很好。经实际应用和实验对比，相比于背景技术，本发明的空气净化剂对气氟、甲醛和VOCS的吸附效果大大提升，非常适合用于同时去除燃煤污染型高氟地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物。本发明实施例的空气净化剂去除甲醛时，甲醛一部分被吸附，一部分被高锰酸钾进行催化氧化分解为二氧化碳和水，不仅仅是简单的物理吸附，克服了活性炭使用寿命短、容易产生二次污染的问题。本发明实施例所制备的室内空气净化剂尤其适合作为室内空气净化器内部活性炭的替代材料，由于甲醛可以通过吸附和分解两种方式得到净化，所以甲醛去除效率比单独使用活性炭时要高，通过吸附与催化氧化分解两种方法结合实现有害气体去除的目的，比单纯的物理吸附材料具有更高的去除效率。经实验验证，相同条件下，本发明实施例的活性材料除甲醛能力是常用椰壳活性炭的两倍。
附图说明
图1是本发明的一种室内空气净化剂的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
下述实施例中所述的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明实施例所述的空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟(HF)、甲醛和挥发性有机化合物(VOCS)。
参照图1，其示出了本发明实施例所述一种室内空气净化剂的制备方法的流程图，所述方法具体可以包括：
步骤101，以多孔材料活性氧化铝或活化沸石为催化剂载体，在密封的棕色反应容器中，使用高锰酸钾溶液浸渍所述催化剂载体，所述高锰酸钾溶液中的高锰酸钾负载到所述催化剂载体的表面和内部，去除多余的反应液，得到负载高锰酸钾的活性材料。
本发明实施例活性氧化铝和沸石作为催化剂载体并进行气体的吸附，活性氧化铝与沸石都是具有多孔结构、机械强度大、吸湿性强的吸附剂。
活性氧化铝是一种多孔性，高分散度的固体物料，比表面积大，经申请人大量实验和研究，本发明实施例中可以采用活性氧化铝对所要去除的气氟、甲醛和挥发性有机化合物进行吸附。其中，活性氧化铝对HF的吸附主要是化学吸附，同时伴有物理吸附，被吸附的HF与氧化铝发生化学反应，生成表面化合物(AlF3)。其化学方程式为6HF+Al2O3＝2AlF3+3H2O。
沸石以其规整的晶体结构、均匀一致的孔分布，非常高的比表面积和吸附容量及可调变的表面性质，本发明实施例中也可以采用沸石对所要去除的气氟、甲醛和挥发性有机化合物进行吸附。由阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架构成的沸石作为一种极性物质，通过静电诱导使分子极化，甲醛，气氟等物质为极性吸附质，容易被沸石吸附。
本发明实施例所采用的活性氧化铝为粒径3-5mm的白色微球，所采用的活化沸石的粒径为3-5mm，所述天然沸石经过高温煅烧，具体而言，通过将天然沸石经过400-600℃高温煅烧，在高温煅烧下活化3-5小时，并对沸石的内部孔道进行疏通得到所述活化沸石。
其中，所述高锰酸钾溶液的质量浓度为(1-2)g/L。
步骤102，将所述活性材料置于真空干燥箱内在80℃条件下干燥2小时，自然冷却后取出得到所述室内空气净化剂，并进行密封避光保存。
得到的所述活性材料中高锰酸钾的质量百分比为3％-8％，活性材料经过干燥冷却后可以作为室内空气净化剂，不使用时，需要进行密封，并在避光条件下保存。
将所述室内空气净化剂用于净化空气时，所述多孔材料活性氧化铝或者活化沸石吸附室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物在催化剂载体的颗粒表面，具有独特的吸附与催化功能，尤其是针对气氟的吸附效果很好，可以实现每1g所述室内空气净化剂吸附3-5mg的气氟的效果，同时对甲醛和VOCS的吸附效果也很好。经实际应用和实验对比，相比于背景技术，本发明的空气净化剂对气氟、甲醛和VOCS的吸附效果大大提升，非常适合用于同时去除燃煤污染型高氟地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物。
本发明实施例的空气净化剂去除甲醛时，甲醛一部分被吸附，一部分被高锰酸钾进行催化氧化分解为二氧化碳和水，不仅仅是简单的物理吸附，克服了活性炭使用寿命短、容易产生二次污染的问题。本发明实施例所制备的室内空气净化剂尤其适合作为室内空气净化器内部活性炭的替代材料，由于甲醛可以通过吸附和分解两种方式得到净化，所以甲醛去除效率比单独使用活性炭时要高，通过吸附与催化氧化分解两种方法结合实现有害气体去除的目的，比单纯的物理吸附材料具有更高的去除效率。
并且，经实际应用和实验验证，本发明实施例的活性材料除甲醛能力与常用椰壳活性炭相比，相同条件下是常用椰壳活性炭的两倍。该活性材料对于VOCS处理两小时后，VOCS浓度降低50％，可见对VOCS具有很好的吸附效果。
本发明实施例中，进一步优选地，为实现更好地吸附效果，所述的活性氧化铝或所述活化沸石与所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾的质量比可以为(5-10):1，也即是(5:1)-(10：1)之间的任意值。
本发明实施例中，进一步优选地，为实现更好地吸附效果，所述的活性氧化铝或所述活化沸石在所述高锰酸钾溶液中的浸渍时间不低于24小时。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下针对活性氧化铝和活化沸石分别通过具体的步骤说明室内空气净化剂的制备方法。
采用活性氧化铝：
取粒径为3-5mm的活性氧化铝微球作为载体，高锰酸钾配制成质量浓度1-2g/L的溶液。在密封的棕色反应容器中用一定体积的高锰酸钾溶液浸渍载体活性氧化铝24小时后，活性氧化铝与高锰酸钾的质量比为(5-10):1，一部分高锰酸钾负载到载体表面与内部，倒掉多余的反应液，滤料置于真空干燥箱内80℃条件下干燥2小时，自然冷却后取出密封闭光保存。
采用活化沸石：
取粒径3-5mm的天然沸石，经过400℃-600℃高温煅烧对沸石进行活化3-5小时，以该活化沸石为载体，高锰酸钾配制成质量浓度1-2g/L的溶液。在密封的棕色反应容器中用一定体积的高锰酸钾溶液浸渍活化沸石24小时后，活化沸石与高锰酸钾的质量比为(5-10):1，一部分高锰酸钾负载到载体表面与内部，倒掉多余的反应液，滤料置于真空干燥箱内80℃条件下干燥2小时自然冷却后取出密封闭光保存。
以下给出更详细的示例进行说明：
示例1：
本示例提供一种针对室内气氟、甲醛、VOCS等污染物的空气净化剂制备方法，包括活性氧化铝、高锰酸钾。其中活性氧化铝为粒径3-5mm的白色微球，高锰酸钾质量浓度为2g/L的溶液，由去离子水溶解粉末高锰酸钾配制得到。其制备步骤如下：
称取10g的活性氧化铝于密封的棕色容器中，加入500ml质量浓度为2g/L的高锰酸钾溶液在密封条件下浸渍活性氧化铝24小时后，一部分高锰酸钾负载到载体表面与内部，倒掉多余的反应液，滤料置于真空干燥箱内80℃条件下干燥2小时自然冷却后取出，即得到活性高锰酸钾氧化铝微球，密封闭光保存。制作过程中颗粒无粘结，未膨胀，产品外观为紫红色的球状颗粒，高锰酸钾含量为8％。
示例2：
本示例提供一种针对室内气氟、甲醛、VOCS等污染物的空气净化剂制备方法，包括活化沸石、高锰酸钾。其中，活化沸石为粒径3-5mm的颗粒，高锰酸钾质量浓度为1g/L的溶液，由去离子水溶解粉末高锰酸钾配制得到。其制备步骤如下：
称取10g粒径为3-5mm的天然沸石于马弗炉中在400℃的条件下高温煅烧5小时对沸石进行活化处理。待冷却后取出该沸石置于密封的棕色容器内，加入500ml质量浓度为1g/L的高锰酸钾溶液在密封条件下浸渍活化沸石24小时后，一部分高锰酸钾负载到沸石表面与内部，倒掉多余的反应液，滤料置于真空干燥箱内80℃条件下干燥2小时自然冷却后取出，即得到该吸附剂，密封闭光保存，高锰酸钾含量为3％。
示例3：
本示例提供一种针对室内气氟、甲醛、VOCS等污染物的空气净化剂制备方法，包括活化沸石、高锰酸钾。其中，活化沸石为粒径3-5mm的颗粒，高锰酸钾质量浓度为1.5g/L的溶液，由去离子水溶解粉末高锰酸钾配制得到。其制备步骤如下：
称取10g粒径为3-5mm的天然沸石于马弗炉中在500℃的条件下高温煅烧4小时对沸石进行活化处理。待冷却后取出该沸石置于密封的棕色容器内，加入500ml质量浓度为1.5g/L的高锰酸钾溶液在密封条件下浸渍活化沸石24小时后，一部分高锰酸钾负载到沸石表面与内部，倒掉多余的反应液，滤料置于真空干燥箱内80℃条件下干燥2小时自然冷却后取出，即得到该吸附剂，密封闭光保存，高锰酸钾含量为5％。
示例4：
本示例提供一种针对室内气氟、甲醛、VOCS等污染物的空气净化剂制备方法，包括活化沸石、高锰酸钾。其中，活化沸石为粒径3-5mm的颗粒，高锰酸钾质量浓度为2g/L的溶液，由去离子水溶解粉末高锰酸钾配制得到。其制备步骤如下：
称取10g粒径为3-5mm的天然沸石于马弗炉中在600℃的条件下高温煅烧3小时对沸石进行活化处理。待冷却后取出该沸石置于密封的棕色容器内，加入500ml质量浓度为2g/L的高锰酸钾溶液在密封条件下浸渍活化沸石24小时后，一部分高锰酸钾负载到沸石表面与内部，倒掉多余的反应液，滤料置于真空干燥箱内80℃条件下干燥2小时自然冷却后取出，即得到该吸附剂，密封闭光保存，高锰酸钾含量为6％。
相应的，本发明实施例还提供了一种室内空气净化剂，所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物；
所述空气净化剂通过上述实施例所述方法制备。所述空气净化剂的制备方法上述实施例所述，此处不再赘述。
相应的，本发明实施例还提供了一种室内空气净化器过滤网，所述空气净化器的滤网中填充的空气净化剂为通过上述实施例所述方法制备的室内空气净化剂，或将通过上述实施例所述方法制备的室内空气净化剂与活性炭按照预设比例混合得到的混合物。所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物。所述空气净化剂的制备方法上述实施例所述，此处不再赘述。
以上仅为本发明所列举的较佳实施例，并非用以限制本发明的保护范围，所属技术领域中的普通技术人员运用本发明所作的等效修饰或变化，均同理应属于本发明的专利保护范围。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
以上对本发明所提供的一种室内空气净化剂的制备方法、一种室内空气净化剂以及一种室内空气净化器过滤网进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种室内空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物，所述方法包括：
以多孔材料活性氧化铝或活化沸石为催化剂载体，在密封的棕色反应容器中，使用高锰酸钾溶液浸渍所述催化剂载体，所述高锰酸钾溶液中的高锰酸钾负载到所述催化剂载体的表面和内部，去除多余的反应液，得到负载高锰酸钾的活性材料；
将所述活性材料置于真空干燥箱内在80℃条件下干燥2小时，自然冷却后取出得到所述室内空气净化剂，并进行密封避光保存；
其中，所述活性氧化铝为粒径3-5mm的白色微球；
所述活化沸石的粒径为3-5mm，所述天然沸石经过高温煅烧，所述活化沸石通过将天然沸石经过400-600℃高温煅烧活化3-5小时并疏通内部孔道得到；
所述高锰酸钾溶液的质量浓度为(1-2)g/L，所述活性材料中高锰酸钾的质量百分比为3％-8％；
所述室内空气净化剂用于净化空气时，所述多孔材料活性氧化铝或者活化沸石吸附室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物，所述高锰酸钾对吸附的甲醛进行催化氧化分解为二氧化碳和水；
每1g所述室内空气净化剂吸附3-5mg的气氟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活性氧化铝或所述活化沸石与所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾的质量比为(5-10):1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活性氧化铝或所述活化沸石在所述高锰酸钾溶液中的浸渍时间不低于24小时。
4.一种室内空气净化剂，其特征在于：
所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物；
所述空气净化剂通过权利要求1-3任一项所述方法制备。
5.一种室内空气净化器过滤网，其特征在于：
所述空气净化器的滤网中填充的空气净化剂为通过权利要求1-3任一项所述方法制备的室内空气净化剂，或将通过权利要求1-3任一项所述方法制备的室内空气净化剂与活性炭按照预设比例混合得到的混合物；
所述空气净化剂用于净化高氟污染地区的室内空气中的气氟、甲醛和挥发性有机化合物。
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