CN104857843A - 一种生物酶空气净化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物酶空气净化剂及其制备方法和应用，由氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶中的几种组成。该净化剂具有生物降解功能，辅以雾化、高压微雾及超声波雾化技术，使净化后的空气更加洁净、彻底治理空气污染，降低环境空气净化的运行成本，具备显著的经济和社会效益。

Description

一种生物酶空气净化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于空气净化剂制备领域，具体涉及一种生物酶空气净化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，常用的空气净化技术有：低温非对称等离子体空气净化技术、吸附技术、负离子技术、负氧离子技术、分子络合技术、TiO₂技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术、活性氧技术等。

常用的空气净化技术有其缺陷性。如低温非对称等离子体空气净化技术的缺点是在净化的过程中容易产生大量的臭氧，会对人体造成很大的伤害；吸附技术对甲醛等有机物的作用很小，且易饱和，饱和后本身又变成污染源；负离子技术弊端是在产生负氧离子的同时会产生部分负氮离子，而负氮离子是对人体有伤害的；分子络合技术的问题在于络合剂和甲醛生成的新物质会造成严重的二次污染，且空气中的VOC含量会大大增加；TiO₂技术的空气净化效果差，TiO₂脱落对人不安全，氧化能力弱，且易失效；HEPA高效过滤技术价格较高，过滤装置需要更换，无法再生，耗材多，使用成本高，换下的滤芯涉及无害化处理的困难；静电集尘技术的缺点是容易产生臭氧，只对颗粒物等大粒子气体有效果，去除甲醛、苯等有机物几乎没效果；活性氧技术中超标的臭氧对人体健康的危害严重。

因此，具有生物分解性和安全性的空气净化技术，成为了国内外的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物酶空气净化剂及其制备方法和应用，该净化剂具有生物降解功能，辅以雾化、高压微雾及超声波雾化技术，使净化后的空气更加洁净、彻底治理空气污染，降低环境空气净化的运行成本，具备显著的经济和社会效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物酶空气净化剂是由氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶中的几种组成。

选用酶活力在600U/mg以上的酶种，经溶解沉淀、分离提取、混合复配、精制纯化、浓缩增稠、酶活检测、灌装包装即得成品。

具体步骤如下：

1）溶解沉淀：溶剂为水，使酶原料进行可逆反应，达到沉淀溶解平衡；

2）分离提取：酶原料与水的重量比为1:5，温水浸提2-3小时或冷水浸提5 h；

3）混合复配：针对不同处理对象的净化剂配方；

4）精制纯化：超滤膜孔径0.1μm，酶浓度20-30wt.%；

5）浓缩增稠：溶液浓度提高20-30%，操作压力0.2-2.6MPa；

6）酶活检测：用紫外分光光度法或荧光法测定；

7）灌装包装：在无菌环境下灌注，常温下1-1.5年不会变质。

采用雾化、高压微雾及超声波雾化辅助技术用于室内有机挥发物的净化及室外空气污染的治理。

本发明的显著优点在于：针对家庭、宾馆、学校、医院、文体娱乐、休闲保健场所、汽车、火车、飞机等室内空气净化，以及工厂车间空气净化，室外空气污染治理等不同环境组合全谱的最优酶种，可以在多种污染源存在时发挥作用，生物活性高，其通过生物酶催化降解功能，以及雾化、高压微雾及超声波雾化等辅助技术净化空气，实现空气净化的目的。

（1）本发明产品所含特选生物酶可与空气中的污染物质发生催化降解反应，将其转化为无害的碳水化合物，不会造成任何二次污染。

（2）实现了生物酶的优化组合。选择合适的配方，对包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC有机挥发物等在内的各种污染物表现出良好的净化效果。

（3）处理效率高。本发明产品与一般化学方法和生物方法相比较，对污染空气的净化速度是传统方法的100倍，可迅速除尘，净化空气。

（4）适应性更广。本发明产品可适应多种温度和pH范围，在低氧环境中也能有效发挥作用。

（5）更有针对性。本发明产品拥有多种配方，可广泛适用于不同领域、不同成分空气污染。

（6）治理成本低。本发明产品具有标本兼治的特点，综合治理成本和动态投资成本最低，而治理效果显著。

（7）纯绿色环保产品。本发明产品均采用纯天然生物酶复合而成，不含任何化学药品，也不含转基因产品成分，不会造成二次污染，对人体无毒无害，代表着生物环保产业发展的未来方向。

因此，本发明的生物酶空气净化技术不仅净化效果良好，而且适合工业生产和应用推广。

具体实施方式

一种生物酶空气净化剂，采用生物酶制剂及雾化、高压微雾及超声波雾化等辅助技术对空气进行净化。其中生物酶制剂采用以下一种或多种组分：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶等多种生物酶。按上述具体实施方式进行，其包括以下重量比的各组分配方：A酶5-8%， B酶3-10%， C酶4-9%，D酶2-7%，E酶3-9%，F酶6-15%，G酶3-16%，H酶5-9%，I酶3-13%，J酶3-12%，K酶4-15%，L酶3-13%合计容重为一个单位，以水基为载体兑入20-70%比例，经各工序加工处理后制得本产品。

（1）根据所需净化空气的污染物成分不同，选用酶活力在600U/mg以上的一种或若干种酶为酶种，将筛选的酶种按各生物酶组分重量配比进行称重计量、溶解沉淀、分离提取、混合复配、精制纯化、浓缩增稠、酶活检测、灌装包装即得成品。

具体主要步骤按下述进行：

A, 溶解沉淀：使酶分子脱离固体表面成为水合离子进入溶液。同时溶液中水合固体状态并从溶液中析出。该工序是将所选酶原料进行可逆反应，平衡状态，此平衡称为沉淀溶解平衡。使原料酶能够将沉淀溶解、转化。

B，分离提取：将沉淀后的渣水混合溶液再加水基分离残留的酶组分得到回收集中。酶是大分子有机物，用水作溶剂来提取酶，用温水水浸泡2-3小时提取，也可以用冷水 浸提渗滤，室温静置 5 h。水的用量为酶原料与水1:5比例。提取温度常温状态。

C，混合复配：将酶按一定比例混合加工生产出新的特性的复合酶物进而满足配方的最终目的。依据上述基础配方复配出适合不同处理对象的净化剂酶配方。

D，精制纯化：通过改变超滤膜孔径、药液浓度和药液流量提液超滤工艺。结果最佳工艺确定为以0.1μm微孔滤膜、酶浓度1：4进行水提液精制。按本工艺生产可最大程度保留酶活性，节约生产时间，减少能源消耗，降低了生产成本，适合工业化大生产。

E，浓缩增稠：通过超虑设备提高溶液浓度20-30%，用于改善保持酶活性及物理性状，并能使成品保质稳定。所采用的超虑设备精度1-20KD，操作压力：0.2-2.6MPa。

F，酶活检测：由于酶具有高度的专一催化活性，故可通过测定其相应的底物或产物浓度变化，或用某一反应产物或反应物浓度变化来确定其酶的活性。用紫外分光光度法或荧光法测定计算酶活性。

G，灌装包装：将加工后的酶净化剂封闭在已杀菌的容器中，在无菌环境下灌注，灌装后包装容器保持密封以防止再度感染，以期在不加防腐剂、不经冷藏条件下得到较长保质期。在常温下可以保持一年至一年半不变质，大大节省了能源和设备。

（2）将上述方法制备的生物酶空气净化剂，按照空气环境条件、污染物特征进行稀释，将稀释液经雾化、高压微雾及超声波雾化等辅助技术，利用生物酶制剂分子汽化对空气污染物进行催化降解，来实现对空气环境的净化。

具体方法如下：

A，利用高压喷雾系统其原理加入上述生物酶净化剂，是利用高压泵将水加压至50-70公斤，经高压管路送至高压喷嘴雾化，形成飘飞的水雾，由于水雾颗粒是微米级的，非常细小，能够吸附空气中杂质，营造良好清新的空气，达到降尘、加湿等多重功效。使用经济。系统造价低，运行维护成本低，经济实用，控制系统可实现无人自动控制。

B, 利用雾化器系统其原理加入上述生物酶净化剂，达到除臭去味、消毒、防蚊蝇功能。由于雾化设备可以将酶净化剂变成5～15μm的细小颗粒，可以迅速的挥发在空气当中，设备一般自带水箱，将酶净化剂加在水箱中，可以有效的去除环境异味，并保持环境的洁净，喷雾同时，环境湿度变大，蚊蝇等飞行类的昆虫，在接触雾气或者湿空气时由于翅膀会被打湿，所以在喷雾的环境中，飞行类的昆虫一般不会进入，从而也起到了防蚊蝇的作用。

C，利用超声波在液体介质中产生的空化效应导致微激波的产生从而产生雾化现象的原理加入上述生物酶净化剂。通过空化效应是使得酶净化剂液体产生雾化，空化的空泡崩溃时除了产生热和光辐射外其余部分以微激波的形式辐射当微激波达到一定强度时引起液体的雾化当微激波达到一定强度时引起液体的雾化。从而达到净化环境的效果。

（3）生物酶制剂通过雾化、高压微雾及超声波雾化等辅助技术进行汽化产生超微雾粒子，生物酶制剂的超微雾粒子增加了与空气污染物的接触面积，其中的生物酶通过对污染物高效催化降解作用，将不同的污染物质的化学链打开，迅速将各类污染物转化为易降解的小分子有机物或直接降解为CO₂、H₂O等无机物，使它们降解，将污染空气净化。

从原理上分析，本发明的生物酶空气净化技术的核心为生物酶制剂，其中含有多种生物酶，主要为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶中的一种或若干种。生物酶是一种对环境友好的生物催化剂，其仅对特定的底物起作用，对基质损伤小。生物酶处理有机物的机理是先通过酶反应形成游离基，然后游离基打开污染物质中更复杂的化学链，从而将有机污染物去除。与其他处理方法相比，生物酶处理法具有催化效能高、反应条件温和、对设备情况要求较低、反应速度快，对温度、浓度和有毒物质适应范围广，可以重复使用等优点。生物酶催化技术采用不同于普通微生物菌的卓越的系列生物酶结合技术，其中含有多种可以直接分解烃类污染物及其他污染物如PM2.5、氨等的生物酶，在降解有机废气中的有机物（如苯、萘等污染物质）以及PM2.5、氨等生物反应过程中扮演着高效催化剂的角色，也就是说它们将帮助一个化学反应过程快速有效地发生，迅速将苯、萘等环状有机污染物裂解，将PM2.5、氨等催化降解吸收，大大提高生物化学过程的反应速度，而这些生物化学过程之前是非常缓慢地发生或虽是同样的条件却根本就不发生。

根据空气污染物成分不同，选用酶活力在600U/mg以上的一种或若干种酶为酶种，将各生物酶组分按重量配比称重计量、物料分选、溶解沉淀、吸附萃取、分离提取、离心过滤、混合搅拌、精制纯化、浓缩增稠、筛分检测、过滤等步骤即得成品。

其中，酶制剂的种类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶。

酶制剂的选用：根据处理臭气的特性，精选酶制剂进行提纯和复配。

生物酶制剂为液状、水剂、水乳剂或微乳液。

产生超微雾粒子的技术为雾化、高压微雾及超声波雾化等技术。

实施例1：

采用生物酶空气净化技术对垃圾中转站的空气进行净化。

包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在600U/mg以上。

将上述制备的空气净化用生物酶制剂置于雾化系统，经过汽化形成微雾粒子，对垃圾中转站空气中的氨气、硫化氢、胺、芳烃、醇类、有机酸、吲哚等有害臭味气体催化降解，从而达到净化的目的。

实施例2：

采用生物酶空气净化技术对汽车内的空气进行净化。

包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在600U/mg以上。

将上述制备的空气净化用生物酶制剂置于雾化系统，经过汽化形成微雾粒子，对汽车空气中的甲醛、丙酮、二甲苯、汽油气味及汽车尾气等有害气体催化降解，从而达到净化的目的。

实施例3：

采用生物酶空气净化技术对工厂车间的空气进行净化。

包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在600U/mg以上。

将上述制备的空气净化用生物酶制剂置于超声波雾化系统，经过汽化形成超微雾粒子，对钢卷尺生产车间空气中的甲苯、二甲苯等有害气体催化降解，从而达到净化的目的。

实施例4：

采用生物酶空气净化技术对装修房间内的空气进行净化。

包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在600U/mg以上。

将上述制备的空气净化用生物酶制剂置于雾化系统，经过汽化形成微雾粒子，对装修房间内空气中的甲醛、苯及苯系物、氨、TVOC等有害气体催化降解，从而达到净化的目的。

实施例5：

采用生物酶空气净化技术室外污染的空气进行净化。

包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在600U/mg以上。

将上述制备的空气净化用生物酶制剂置于高压微雾系统，经过高压汽化形成超微雾粒子，对污染空气中的PM2.5、氨气、硫化氢、胺、芳烃、醇类、有机酸、吲哚等有害气体催化降解，从而达到降尘、降霾、净化的目的。

本发明构思新颖，用该发明的生物酶净化技术，可应用于家庭、宾馆、学校、医院、工厂、文体娱乐、休闲保健场所、汽车、火车、飞机等室内甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC有机挥发物等有害气体的净化，及室外空气污染的治理等领域，净化效果好，效率高且成本低，稳定性强，操作简便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种生物酶空气净化剂，其特征在于：由氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶中的几种组成。

2.一种制备如权利要求1所述的生物酶空气净化剂的方法，其特征在于：选用酶活力在600U/mg以上的酶种，经溶解沉淀、分离提取、混合复配、精制纯化、浓缩增稠、酶活检测、灌装包装即得成品。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：具体步骤如下：

溶解沉淀：溶剂为水，使酶原料进行可逆反应，达到沉淀溶解平衡；

分离提取：酶原料与水的重量比为1:5，温水浸提2-3小时或冷水浸提5 h；

混合复配：针对不同处理对象的净化剂配方；

精制纯化：超滤膜孔径0.1μm，酶浓度20-30wt.%；

浓缩增稠：溶液浓度提高20-30%，操作压力0.2-2.6MPa；

酶活检测：用紫外分光光度法或荧光法测定；

灌装包装：在无菌环境下灌注，常温下1-1.5年不会变质。

4.一种如权利要求1所述的生物酶空气净化剂的应用，其特征在于：采用雾化、高压微雾及超声波雾化辅助技术用于室内有机挥发物的净化及室外空气污染的治理。