环保型高效光触媒甲醛清除剂
技术领域
本发明属于化学化工领域,具体涉及一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,该清除剂主要适用于清除室内空气、人造板材、壁纸和纺织品中游离的甲醛。
背景技术
甲醛是一种无色、易溶的刺激性气体,是公认的强毒物质,对人体的毒害具有强毒性,被世界卫生组织(WHO)确定为可疑致畸、致癌物质。甲醛可经呼吸道吸收,并通过使组织活性氧增加、脂质过氧化反应、影响机体的免疫系统等方式损伤机体,引起支气管哮喘等;甲醛对皮肤黏膜也具有刺激作用,可引起过敏性皮炎、色斑、肌肤坏死等;除外,甲醛还具有强烈的致癌性,可引起鼻癌、血癌等。而且,高浓度甲醛对呼吸系统、神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。由此可见,甲醛尤其是高浓度的甲醛,会严重危及人体健康,不得不让人高度重视。
危害人身的甲醛,主要来源于如下几个途径:
其一,源于居室装修造成的室内空气甲醛污染
中华人民共和国《居室空气中甲醛卫生标准》(GB/T 16127-1995)规定,居室内甲醛量的容许浓度上限为0.08mg/m3,但一般住宅装修后甲醛浓度平均为0.2mg/m3,最高可达0.81mg/m3,严重超标。
其二,源于人造板材、装修材料、纺织品中游离出来的甲醛污染
甲醛作为化工原料,可用于合成各种粘合剂、涂料或纺织助剂。以甲醛为原料合成的各类化工产品,如装修中使用的胶合板、刨花板等人造板材,墙纸、墙布以及油漆等装修材料,或者纺织品等,在使用中都会有残留的甲醛游离出来。
对于上述两类甲醛污染,目前市场上甲醛清除剂产品,通常依据物理吸附或化学吸附的处理方式来消除残留甲醛,但会存在如下技术缺陷:
(1)采用物理吸附的,如活性炭、竹炭等,吸附量有限,且使用不便,经常需要更换,形成二次污染;
(2)采用化学吸附的,虽然处理甲醛效果好,但清除剂中加入的化合物毒性较大,不够环保,如申请号为201410542797.8的中国发明专利公开了一种甲醛清除剂,含有酰肼(肼类化合物,具有甲醛清除效果),使用中存在游离肼,有毒,长期使用后会造成环境污染,且影响居室内的用户健康;
(3)部分市售产品的使用效果会受到应用环境的限制,多数甲醛清除剂中含有二氧化钛,如申请号为201210279279.2的中国发明专利公开了一种室内甲醛污染清除触媒,含有二氧化钛、草酸二酰肼等,由于二氧化钛是紫外光催化剂,因此在自然光或无光条件下,甲醛的去除效果极为有限,具有应用局限性。
综上所述,如何对现有市场上甲醛清除剂的不足之处进行改进,开发出一种高效、环保的甲醛清除剂,是本领域技术人员急需解决的技术难题。
发明内容
本发明提供一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,所含成分无毒环保,能够高效地清除甲醛,适用范围广,解决了上述现有技术所存在的缺陷。
为实现上述发明目的,本发明采取了以下技术方案:
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂5~15%、甲醛捕获剂5~10%、光触媒1~8%、纳米银胶0.1~0.5%、余量为纯水。
丝素肽基表面活性剂以脂肪链为疏水基,丝肽链为亲水基,它们通过酰胺键连接。可以参照申请号为201210121768.5的专利申请说明书第1-2页第【0006】至【0009】段进行制备:将由天然茧丝制得的丝素蛋白进行水解,得到分子量为300~3000的丝素肽;再将丝素肽与脂肪酰氯进行反应,得到丝素肽基表面活性剂。
优选的,丝素肽基表面活性剂的脂肪链为烷烃长链;所述丝素肽基表面活性剂进一步优选为十二至十八烷基丝素肽基表面活性剂,即使用丝素肽与十二至十八碳烷基酰氯进行反应,例如十二烷基丝素肽基表面活性剂(丝素肽与月桂酰氯反应制得)、十四烷基丝素肽基表面活性剂(丝素肽与肉豆蔻酰氯反应制得)、十六烷基丝素肽基表面活性剂(丝素肽与棕榈酰氯反应制得)、十八烷基丝素肽基表面活性剂(丝素肽与椰油酰氯反应制得)。
优选的,所述甲醛捕获剂选自5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮中的一种或两种的混合物。更优选的,所述甲醛捕获剂由40~60wt%的5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮和40~60wt%的1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮共混组成。
优选的,光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛。
载铂纳米锐钛矿型二氧化钛,在沈学优等的《载铂二氧化钛对3B艳红染料溶液光催化降解性能的研究》(《水处理技术》2001年第27卷第1期)中有公开了载铂锐钛矿型二氧化钛的制备方法,即以锐钛矿型二氧化钛为载体,等体积浸渍一定浓度的氯铂酸溶液,浸渍4h后水浴蒸干,再在一定浓度下焙烧2h,用氢气还原得载铂二氧化钛,本发明的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛的粒径优选为15-30nm,铂含量优选为0.05~0.4wt%,所选用的锐钛矿型二氧化钛载体可以是通过Ti(OH)4高温焙烧后制得,也可以直接购买市售的锐钛矿型二氧化钛获得,市售的锐钛矿型二氧化钛的型号优选为VK-TA18、VK-TA18H、VK-TA18H。
本发明还提供了一种优选的环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂10~15%、甲醛捕获剂5~8%、光触媒2~4%、纳米银胶0.1~0.5%、余量为纯水。
一种制备如前所述的环保型高效光触媒甲醛清除剂的方法,包括如下步骤:
(1)取处方量的光触媒、纳米银胶加入到纯水中,混合搅拌20~40分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、甲醛捕获剂加入到纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌20~40分钟,即得。
优选的,步骤(1)和步骤(3)的搅拌时间均为30分钟。
在本发明中,
5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮,CAS号:77-71-4。
1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮,CAS号:3699-54-5。
纳米银胶,可以制备或通过市售获得。
本发明提供的环保型高效光触媒甲醛清除剂,有益效果具体如下:
(1)本产品采用的丝素肽基表面活性剂,来源于天然蚕丝;其含有大量的氨基,无毒无害,集甲醛反应剂和表面活性剂两种功能于一身,且具有良好的除醛性能、分散性能和渗透性能;
(2)本产品采用的光触媒选择载铂纳米锐钛矿型二氧化钛,不同于光触媒,不受光照和温度的限制,适用条件温和,在自然光或避光条件下均有强效的催化、氧化甲醛能力,并能将甲醛彻底转化为水和二氧化碳。
(3)本产品各组分均为安全、无毒的原料,在使用过程中不会产生二次污染,也不会危及人身健康,经济环保、居家必备。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案做进一步的描述,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例中使用的纳米银胶参照夏传俊等的《纳米银胶与蛋白质的相互作用及应用》(2003年6月第26卷2期)中的方法制备,1ml 1.7%AgNO3溶液稀释至50ml,搅拌下加入1%单宁酸0.5ml,再加2-3滴1%K2CO3溶液,得红棕色溶液,再用水稀释4倍,即得到银离子摩尔浓度为5×10-4mol/L的纳米银胶。
实施例中使用的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛粒径为15-30nm,铂含量优选为0.2wt%。
实施例中使用的丝素肽基表面活性剂参照申请号为201210121768.5的专利申请说明书第3页实施例1制备,即使用分子量为2000的丝素蛋肽与椰油酰氯反应制得的十八烷基丝素肽基表面活性剂。采用日立L8800型高速氨基酸分析仪对氨基酸组成进行分析,氨基酸组成如下:甘氨酸79.52%,丙氨酸15.49%,胱氨酸1.38%,天冬氨酸0.62%,苏氨酸0.39%,丝氨酸0.75%,谷氨酸0.56%,甲硫氨酸0.10%,赖氨酸0.21%,酪氨酸0.61%,精氨酸0.11%,缬氨基0.12%,氨(NH3)0.14%。
实施例1
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂10g、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮8g、载铂纳米锐钛矿型二氧化钛2g、纳米银胶0.1g、纯水79.9g。
制备过程如下:
(1)取处方量的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米银胶加入到69.9g纯水中,混合搅拌30分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮加入到10g纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌30分钟,即得成品。
实施例2
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂1500g、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮500g、载铂纳米锐钛矿型二氧化钛400g、纳米银胶50g、纯水7550g。
制备过程如下:
(1)取处方量的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米银胶加入到6550g纯水中,混合搅拌20分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮加入到1000g纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌40分钟,即得成品。
实施例3
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂5g、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮10g、载铂纳米锐钛矿型二氧化钛8g、纳米银胶0.1g、纯水76.9g。
制备过程如下:
(1)取处方量的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米银胶加入到66.9g纯水中,混合搅拌40分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮加入到10g纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌20分钟,即得成品。
实施例4
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂15g、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮5g、载铂纳米锐钛矿型二氧化钛1g、纳米银胶0.5g、纯水78.5g。
制备过程如下:
(1)取处方量的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米银胶加入到68.5g纯水中,混合搅拌30分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮加入到10g纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌40分钟,即得成品。
实施例5
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂10g、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮8g、载铂纳米锐钛矿型二氧化钛2g、纳米银胶0.1g、纯水79.9g。
制备过程如下:
(1)取处方量的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米银胶加入到69.9g纯水中,混合搅拌30分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮加入到10g纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌30分钟,即得成品。
实施例6
一种环保型高效光触媒甲醛清除剂,由如下重量百分比的成分组成:丝素肽基表面活性剂10g、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮4g、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮4g、载铂纳米锐钛矿型二氧化钛2g、纳米银胶0.1g、纯水79.9g。
制备过程如下:
(1)取处方量的载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米银胶加入到69.9g纯水中,混合搅拌30分钟,得混合液;
(2)取处方量的丝素肽基表面活性剂、5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮加入到10g纯水中,搅拌均匀,得混合液;
(3)将步骤(2)所得的混合液加入到步骤(1)所得的混合液中,搅拌30分钟,即得成品。
测试例1
称取实施例1~6制得的甲醛清除剂各5g,置入初始浓度为46mg/m3甲醛的5L干燥器中,然后测定干燥器内气体中甲醛浓度经时变化,测试结果见表1。
表1测试例1结果
由表1数据可见,本发明的甲醛清除剂效果显著,尤其实施例6是使用了5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮复配甲醛捕获剂,其效果优于单独使用二者之一的实施例1和实施例5。
测试例2
将实施例1-6制得的甲醛清除剂涂敷到聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂无纺布(东洋纺织株式会社制造,商品号:H3501AD)上,涂敷量为30g/m2,在80℃下对其干燥30分钟。随后,将所述无纺布裁成9cm的正方形,制作成试验片,然后,将该试验片放进甲醛溶度为40~50ppm的2.5L的三角烧瓶内,放置两小时。在上述放置期间内,每过一小时便测定一下三角烧瓶内的甲醛浓度,证实了三角烧瓶内的甲醛被涂敷在所述试验片上的所述甲醛捕捉剂完全吸收。所述的甲醛浓度的测定是使用了气体检测管式检测器(GASTEC公司制造,商品号:GV-100S型)和甲醛检测管(GASTEC公司制造,商品号:91L;测定范围:0.1~40.0ppm。测试结果见表2。
表2测试例2结果
由表2数据可见,本发明的甲醛清除剂效果显著,尤其实施例6是使用了5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮复配的甲醛捕获剂,其效果优于单独使用二者之一的实施例1和实施例5。