CN104857846B - 一种甲醛清除剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种甲醛清除剂，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。具体的，本发明提供了一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物5～15％、甲醛捕获剂5～10％、硅藻土负载二氧化钛1～8％、纳米银胶0.1～0.5％、余量为纯水。本发明还提供了其制备方法。
Description
技术领域
本发明属于化学化工领域，具体涉及一种甲醛清除剂，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
甲醛是室内最严重的有机气体污染物之一，具有非常高的毒性，2004年6月世界卫生组织国际癌症研究中心(IARC)发表的一项报告中称高浓度的甲醛能引起耳鼻喉癌症及其他身体疾病，在我国有毒化学品优先控制名单上，第一位为二恶英，第二位即为甲醛，因此，甲醛对人类健康危害极大。现如今，人们对办公室、会议室和生活居室等的装修越来越普遍，对空间的密闭性要求也越来越高，使得室内外空气的交换越来越少。国家卫生、建设和环保部门对室内装饰材料进行抽查时曾发现：具有污染气体的材料约占68％，这些装饰材料在使用过程中会挥发出甲醛、二氯乙烯、苯、二甲苯等300多种挥发性的有机化合物，一旦进入室内空气被人体吸收，将会引发各种健康疾病。据中国预防医学科学院提供的资料，人的一生中2/3以上的时间都是在室内度过的，尤其是婴幼儿、儿童、青少年和老弱病残者，因此，室内环境污染对人类健康的危害最为直接，且危害程度更大。由于室内空气污染的危害性及普遍性，有专家认为继“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后，现代人正处于以“室内空气污染”为标志的第三污染时期，室内空气中有机气体污染的预防与治理己成为不容忽视的环境问题。
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。
目前，治理甲醛的方法丰富多样，其中甲醛的催化氧化是最理想的方法。催化剂负载活性炭具有原料来源广、选择性好、污染少、回收再利用方便等优点，因此已成为研究热点。活性炭主要是以木炭、木屑、各种果壳(椰子壳、杏壳、核桃壳等)、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料，经炭化、活化而制成的黑色多孔性吸附剂颗粒。活性炭的孔容一般为0.02～0.50cm3/g。
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：
一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物5～15％、甲醛捕获剂5～10％、硅藻土负载二氧化钛1～8％、纳米银胶0.1～0.5％、余量为纯水。
优选的，
所述甲醛捕获剂选自2-咪唑烷酮、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2-咪唑烷酮和40～60wt％的1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮共混组成。
所述活性炭负载锰氧化物，可以通过活性炭浸入高锰酸钾溶液进行制备。
所述硅藻土负载二氧化钛，可以使用物理负载法(如粉体烧结法、热胶粘法等)或化学负载法(如离子交换法、溶胶凝胶法等)。本发明制备硅藻土负载二氧化钛的粒径优选为15-30nm，所选用的二氧化钛优选为锐钛矿型二氧化钛，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甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物8～15％、甲醛捕获剂5～8％、硅藻土负载二氧化钛4-8％、纳米银胶0.1～0.5％、余量为纯水。
一种制备如前所述的甲醛清除剂的方法，包括如下步骤：
(1)取配方量的硅藻土负载二氧化钛、纳米银胶加入到纯水中，混合搅拌20～40分钟，得混合液；
(2)取配方量的活性炭负载锰氧化物、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，
2-咪唑烷酮，CAS号：120-93-4。
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。
本发明提供的甲醛清除剂，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，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。
实施例和对比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。
实施例和对比例中使用的硅藻土负载二氧化钛是采用溶胶凝胶法，先将5g硅藻土浸入40ml无水乙醇中，搅拌均匀形成泥浆，取10ml钛酸丁酯缓慢滴入泥浆中，磁力搅拌30min形成溶液A，取36％的盐酸0.5ml，加入去离子水2ml，搅拌均匀形成酸溶液B，将B以12滴/min的速度缓慢滴入A中，并伴随剧烈搅拌，转速400r/min，滴毕继续搅拌30min，超声振荡40min，移入蒸发皿中陈化72h，形成干凝胶，60℃烘干、充分研磨，马弗炉中450℃保温1h，得到硅藻土负载二氧化钛粉末样品。
实施例和对比例中使用的活性炭负载锰氧化物，是将50g颗粒状杏壳活性炭(比容为0.08～0.10cm3/g)浸入400ml 0.079mol/L的高锰酸钾溶液中，再置于超声振荡器中振荡2h，然后取出烘干，650℃氮气氛围下加热0.5h，冷却后取出。
实施例1
一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物8g、2-咪唑烷酮8g、硅藻土负载二氧化钛8g、纳米银胶0.1g、纯水75.9g。
制备过程如下：
(1)取配方量的硅藻土负载二氧化钛、纳米银胶加入到35.9g纯水中，混合搅拌30分钟，得混合液；
(2)取配方量的活性炭负载锰氧化物、2-咪唑烷酮加入到40g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
一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物8g、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮8g、硅藻土负载二氧化钛8g、纳米银胶0.1g、纯水75.9g。
制备过程如下：
(1)取配方量的硅藻土负载二氧化钛、纳米银胶加入到35.9g纯水中，混合搅拌30分钟，得混合液；
(2)取配方量的活性炭负载锰氧化物、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮加入到40g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3
一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物8g、2-咪唑烷酮4g、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮4g、硅藻土负载二氧化钛8g、纳米银胶0.1g、纯水75.9g。
制备过程如下：
(1)取配方量的硅藻土负载二氧化钛、纳米银胶加入到35.9g纯水中，混合搅拌30分钟，得混合液；
(2)取配方量的活性炭负载锰氧化物、2-咪唑烷酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮加入到40g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。
对比例1
一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物16g、2-咪唑烷酮4g、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮4g、纳米银胶0.1g、纯水75.9g。
制备过程如下：
(1)取配方量的纳米银胶加入到35.9g纯水中，混合搅拌30分钟，得混合液；
(2)取配方量的活性炭负载锰氧化物、2-咪唑烷酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮加入到40g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。
对比例2
一种甲醛清除剂，由如下重量百分比的成分组成：2-咪唑烷酮4g、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮4g、硅藻土负载二氧化钛16g、纳米银胶0.1g、纯水75.9g。
制备过程如下：
(1)取配方量的硅藻土负载二氧化钛、纳米银胶加入到35.9g纯水中，混合搅拌30分钟，得混合液；
(2)取配方量的2-咪唑烷酮、1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮加入到40g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1～3和对比例1-2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，与对比例1～2相比，本发明实施例1～3同时使用了硅藻土负载二氧化钛和活性炭负载锰氧化物的甲醛清除剂效果显著，尤其实施例3是使用了2-咪唑烷酮、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2。
测试例2
将实施例1-3和对比例1-2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45ppm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，与对比例1～2相比，本发明实施例1～3同时使用了硅藻土负载二氧化钛和活性炭负载锰氧化物的甲醛清除剂效果显著，尤其实施例3是使用了2-咪唑烷酮、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2。
Claims (3)
1.一种甲醛清除剂，其特征在于：由如下重量百分比的成分组成：活性炭负载锰氧化物8～15％、甲醛捕获剂5～8％、硅藻土负载二氧化钛4～8％、纳米银胶0.1～0.5％、余量为纯水；
所述甲醛捕获剂由40～60wt％的2-咪唑烷酮和40～60wt％的1-(2-羟基乙基)-2-咪唑烷酮共混组成。
2.一种如权利要求1所述的甲醛清除剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)取配方量的硅藻土负载二氧化钛、纳米银胶加入到纯水中，混合搅拌20～40分钟，得混合液；
(2)取配方量的活性炭负载锰氧化物、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。
3.根据权利要求2所述的甲醛清除剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)的搅拌时间均为30分钟。
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