CN105413629B - 藻钙矿物空气净化介质及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种藻钙矿物空气净化介质,主要由42~48.44份藻类矿物粉体、4.2~9.8份钙质粉体、0.8~1.2份催化粉体、2.4~3.0份矿物改性剂、36~48份液相介质、1.5~1.8份光触媒组成,经原材料预搅拌、致孔造粒、抛光氧化、一次干燥、光触媒表面处理、二次干燥形成颗粒状介质载体,具有吸附‑催化‑净化性能卓越、制备工艺温和无苛刻、产品应用可塑,应用适当的配套应用组件可制成具有净味、除臭、除味、除醛或抗菌防霉功能的空气净化装置。

Description

藻韦丐矿物空气净化介质及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及空气净化技术领域,特别是指一种藻钙矿物空气净化介质及其制备方 法与应用。

背景技术

[0002] 2015年8月13日,美国科学家罗伯特•罗德发表的一项研究报告显示,中国的空气 污染平均每天会导致4000人死亡,占中国总死亡人数的17%。2014年中国建筑装饰协会发 布《家居环境和室内装饰报告》显示,甲醛平均超标率为70 %〜80%,检测最高值超国家标 准4.2倍。在室内可检测到的污染物达300多种,其中致癌物质20多种,因各种室内建筑装饰 材料及家居持续潜在有害污染源的缓慢释放,室内空气污染程度高出室外5至10倍。现有针 对室内污染的主要解决技术有活性炭、空气净化器、光触媒。其中,活性炭以物理吸附为主, 存在问题是吸附饱和后易将吸附的有害气体释放出来形成二次污染,对人体造成伤害;至 于空气净化器,滤网式以空气循环过滤吸附,对有害气体分子无净化能力,而且滤网要定期 更换,离子式净化器因强电场电晕容易产生臭氧浓度超标引起副作用;光触媒以液体喷涂 于污染释放面,通过光照与液体表面甲醛发生反应消除甲醛,对家具有一定的腐蚀作用,且 净化效果根据光照、通风条件变化,难以将空气中游离的有害气体分子捕获,时效性较短。

[0003] 光催化技术是利用紫外光辐照以TiO2为代表的光催化剂材料,通过光电子跃迀, 形成具有极强氧化能力的羟基自由基,降解空气中的有机污染物。在日本光催化或光触媒 市场每年达到2000多亿元,并每年以10%以上速度增长,在中国每年有100亿元的市场容 量,2010年统计以平均每年13%的增长速度发展,预计10年后国内市场规模将达到数百亿 元。如此有潜力的市场,正依托于其具有有害气体分解、抗菌防霉、防污等生态功能。在公知 技术中,0吧020475551]、0吧020459371],0呢024630291]、0呢763394¥、0附896438六主要集中于 人造砂岩板、铝塑复合板、彩钢板、复合地板光触媒涂覆及涂层或浸渍应用技术; CN101952116A、CN101024170A主要集中对于高温熔融工艺的陶瓷、玻璃以高温溶胶法结合 光催化技术,使其产品具有净化、抗菌、防污作用;近年来,其发展的方向之一是通过改性使 其能够直接利用太阳光等可见光进行激发,产生净化能力。CN1583252A公开了一种可见光 响应光催化型TiO2光触媒室内空气净化剂的制备方法,在充分保证TiO2光催化活性的条件 下对其进行改性,改性后的TiO2在室内光线下具有活性。

[0004] 将生态环境材料与光催化材料进行复合解决室内空气污染是近年来的研究重点。 ZL200310112788.7 “超细活化复合吸附型室内空气净化剂”公开了将经过活化处理和超细 加工后的凹凸棒石粘土和沸石按适当配比混合均匀,进行组合造粒并烘干,再与颗粒状活 性炭按一定的比例混合,得到“超细活化吸附型室内空气净化剂”。CNlO 1780288A “含有纳米 矿物质的复合空气净化剂及其制备方法”公开了一种由天然矿物、分子筛、光催化剂、改性 剂、发泡剂以及表面活性剂组成,经提纯、改性、活化、一次干燥、一次造粒、二次干燥、二次 造粒、三次干燥、焙烧制备得到复合空气净化剂。

[0005] 现有光催化空气净化介质的载体多为活性炭类、天然吸附黏土类常规吸附材料, 其吸附-脱附通道数量级比较低,如活性炭的吸附-脱附通道数量级比为1.67,易发生脱附 产生二次污染。且制备过程中需进行高温煅烧,工艺较苛刻。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种吸附-脱附通道数量级比高、空气净化效果好的藻钙 矿物空气净化介质,以及该藻钙矿物空气净化介质的制备方法与应用。

[0007] 为实现上述目的,本发明所提供的藻钙矿物空气净化介质,主要由如下重量份的 原料制备而成:42〜48.44份藻类矿物粉体、4.2〜9.8份钙质粉体、0.8〜1.2份催化粉体、 2.4〜3.0份矿物改性剂、36〜48份液相介质和1.5〜1.8份光触媒。上述原料可经过预搅拌、 致孔造粒、抛光氧化、一次干燥、光触媒表面处理、二次干燥(不限于这些步骤)制成颗粒状 藻钙矿物空气净化介质,应用适当的配套应用组件可制成具有净味、除臭、除味、除醛或抗 菌防霉功能的空气净化装置。

[0008] 优选地,在上述藻I丐矿物空气净化介质的制备原料中,藻类矿物粉体是娃藻土或 海藻土中的一种或两种,细度在180〜800目。进一步优选精制原土,充分保留藻类矿物独特 的表面微孔结构。

[0009] 优选地,在上述藻钙矿物空气净化介质的制备原料中,钙质粉体为具有水硬胶凝 特性的含钙无机类基体,细度在120〜300目。进一步优选为半水硫酸钙、硅酸钙的一种或两 种。

[0010] 优选地,在上述藻钙矿物空气净化介质的制备原料中,催化粉体为钙钛矿粉和/或 稀土金属氧化物,其中,所述稀土金属氧化物优选为LaNi〇3纳米粉体。

[0011] 优选地,在上述藻钙矿物空气净化介质的制备原料中,矿物改性剂由电气石粉、海 泡石粉、凹凸棒土、沸石粉、蛭石粉中的一种或多种组成。

[0012] 优选地,在上述的藻钙矿物空气净化介质的制备原料中,液相介质按重量百分比 由97〜100%的清水、0〜1.5%的十二烷基硫酸钠、0〜1.5%的碳酸氢钠复配而成。

[0013] 优选地,在上述的藻钙矿物空气净化介质的制备原料中,光触媒由富含水溶性纳 米TiO2粉或纳米TiO2涂液(料)中的一种或两种组成;优选为掺杂型纳米TiO2粉,如TiO2/ Si02、Ti02/Fe3+、Ti02/稀土 (掺杂成分分别为Si02、Fe3+和稀土)中的一种或多种。

[0014] 优选地,上述的藻|丐矿物空气净化介质的制备原料以重量份计为:娃藻精土 45份、 半水硫酸钙5份、钙钛矿粉1.0份、电气石粉1.4份、海泡石粉1.4份、液态介质44.6份、光触媒 1.6份,所述液态介质按清水:十二烷基硫酸钠:碳酸氢钠=97:1.5:1.5复配而得。

[0015] 本发明同时提供了前述藻钙矿物空气净化介质的一种制备方法,包括以下步骤:

[0016] (1)原材料预搅拌:将藻类矿物粉体、钙质粉体、矿物改性剂精确计量,借助粉料搅 拌机搅拌均匀后送入粉体混合料罐中待用;

[0017] (2)致孔造粒:借助发泡机控制液相介质呈连续泡沫喷雾状,同时连续稳定供粉体 混合料,借助造粒机造粒,形成致孔圆形颗粒;

[0018] (3)抛光氧化:将造粒颗粒直接送入抛光机抛光,在抛光过程中借助振动筛将催化 粉体连续均匀加入,获得外层均匀涂覆有催化粉体的光滑颗粒;

[0019] (4) —次干燥:采用自然风干方式和/或烘干方式,仅采用自然风干时的风干时间 为3〜7天,或仅采用烘干时的烘干温度为35〜55 °C、干燥时间为6〜8小时;

[0020] (5)光触媒表面处理:将光触媒按比例喷涂到颗粒表面;

[0021] (6)二次干燥:采用自然风干方式和/或烘干方式,至含水率<3.5 %,采用烘干方 式时的烘干温度<75°C。

[0022] 本发明还提供了一种空气净化装置,包括空气净化介质和用于承载空气净化介质 的配套应用组件,所述空气净化介质采用前述藻钙矿物空气净化介质,所述配套应用组件 以可视化的透明网袋为内包,以可系口棉麻袋、镂空(镂花)盒、手工艺编制篓或过滤网的一 种或多种进行组合。

[0023] 本发明是以藻类矿物粉体、钙质粉体为主基体,鉴于其基本属性和结构特点,都天 然具有很强的吸附能力。同时,一方面在技术配方及工艺上抛弃单一的黏土粘合成型及高 温烧结增强技术,借助钙质粉体在液相介质下实现快速水化,由此借助普通造粒机即可满 足载体成型及物理强度,充分保留和发挥了相应的微孔结构特性。另一方面,在液相介质中 引入发泡剂、借助发泡机实现物理发泡致孔,丰富和提高了载体的孔结构大小和分布;在抛 光过程中,引入氧化粉体,利用其介质载体自躯体氧化性,再协同光催化氧化,使其持续具 有净味、除臭、除味、空气净化、除醛、抗菌防霉的净化效果。

[0024] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

[0025] 本发明提供的藻钙矿物空气净化介质的吸附-脱附通道数量级比显著高于常规吸 附材料如活性炭的吸附-脱附通道数量级比,吸附良好,脱附低。同时,藻钙晶体表面改性为 极性,与极性分子发生反应的概率提高,吸附分解势能差明显。

[0026] 藻钙晶体内微孔、氧化极性、表面的光催化形成内外连续相,持续催化氧化形成· OH (氢氧自由基),· O2-(过氧自由基),可破坏有机物、有害气体中的C一C键、C一H键、C一N 键、C一0键、0—H键、N—H键,而表现出物理吸附与化学分解的协同作用。

[0027] 借助钙质粉体在液相介质下可实现快速水化,由此可借助普通造粒机即可满足载 体成型及物理强度要求,充分保留和发挥了相应的微孔结构特性,生产工艺简单,无活性炭 类、天然吸附黏土类的高温煅烧等苛刻工艺。

[0028] 将优质藻类、钙质活性矿物载体在保留原独特微观结构下成型并进行致孔改性, 实现载体自躯体催化分解净化与光催化协同,具有持续空气净化分解能力。

[0029] 通过配套应用组件以可视化的透明网袋为内包,以各种可系口棉麻袋、镂空(镂 花)盒、或手工艺编制篓或过滤网的一种或多种进行组合,可制成具有净味、除臭、除味、除 醛或抗菌防霉功能的空气净化装置,方便使用,体验性更强。

附图说明

[0030] 图1是本发明具体实施方式中藻钙矿物空气净化介质的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。然而,本发明的范围 并不限于下述实施例。

[0032] 实施例1

[0033] 藻钙矿物空气净化介质的原料配方组成(物质计量单位均为重量份):

[0034] (1)藻类矿物粉体,采用硅藻精制原土45份,粒度800目;

[0035] (2)钙质粉体,采用半水硫酸钙5份,细度为250目;

[0036] ⑶催化粉体,采用钙钛矿粉1.0份;

[0037] ⑷矿物改性剂,采用电气石粉和海泡石粉各1.4份;

[0038] (5)液态介质44.6份,按清水:十二烷基硫酸钠:碳酸氢钠=97:1.5:1.5复配而得;

[0039] ⑹光触媒1.6份。

[0040] 如图1所示,采用上述原料生产制备藻钙矿物空气净化介质的工艺如下:

[0041] (1)原材料预搅拌:将各藻类矿物、钙质粉体、催化粉体、矿物改性剂精确计量,借 助粉料搅拌机搅拌均匀后送入粉体混合料罐中待用。

[0042] (2)致孔造粒:借助发泡机控制液相介质呈连续泡沫喷雾状,同时连续稳定供粉体 混合料,借助造粒机造粒,形成致孔圆形颗粒。

[0043] (3)抛光氧化:将造粒颗粒直接送入抛光机抛光,在抛光过程中借助振动筛将催化 粉体连续均匀加入,获得外层均匀涂覆有催化粉体的光滑颗粒。

[0044] ⑷一次干燥:采用自然风干方式,风干时间为5天。

[0045] (5)光触媒表面处理:将光触媒按比例喷涂到颗粒表面。

[0046] (6)二次干燥:自然风干方式、烘干方式的一种或两种,自然风干或烘干至含水率 <3.5 %,采用烘干方式时的烘干温度为<75°C。

[0047] 采用上述原料和工艺制成的藻钙矿物空气净化介质的性能测试结果见下表,为便 于比较,表中给出了活性炭和纳米矿物吸附介质两个对比例。

[0048] 实施例2

[0049] 藻钙矿物空气净化介质的原料配方组成(物质计量单位均为重量份):

[0050] (1)藻类矿物粉体,采用硅藻土42份,粒度180目;

[0051] (2)钙质粉体,采用半水硫酸钙4.2份,细度为120目;

[0052] ⑶催化粉体,采用钙钛矿粉0.8份;

[0053] ⑷矿物改性剂,采用电气石粉1份+沸石粉1.4份;

[0054] ⑸液态介质48份,全部为清水;

[0055] ⑹光触媒1.5份,采用掺杂型纳米TiO2粉,成分为Ti02/Si02。

[0056] 如图1所示,采用上述原料生产制备藻钙矿物空气净化介质的工艺如下:

[0057] (1)原材料预搅拌:将各藻类矿物、钙质粉体、催化粉体、矿物改性剂精确计量,借 助粉料搅拌机搅拌均匀后送入粉体混合料罐中待用。

[0058] (2)致孔造粒:借助发泡机控制液相介质呈连续泡沫喷雾状,同时连续稳定供粉体 混合料,借助造粒机造粒,形成致孔圆形颗粒。

[0059] (3)抛光氧化:将造粒颗粒直接送入抛光机抛光,在抛光过程中借助振动筛将催化 粉体连续均匀加入,获得外层均匀涂覆有催化粉体的光滑颗粒。

[0060] ⑷一次干燥:自然风干,风干时间为3天。

[0061] (5)光触媒表面处理:将光触媒按比例喷涂到颗粒表面。

[0062] ⑹二次干燥:采用烘干方式,烘干至含水率彡3.5 %,烘干温度为75°C。

[0063] 采用上述原料和工艺制成的藻钙矿物空气净化介质的性能测试结果见下表,为便 于比较,表中给出了活性炭和纳米矿物吸附介质两个对比例。

[0064] 实施例3

[0065] 藻钙矿物空气净化介质的原料配方组成(物质计量单位均为重量份):

[0066] (1)藻类矿物粉体,采用海藻土48.44份,粒度400目;

[0067] (2)钙质粉体,采用硅酸钙9.8份,细度为300目;

[0068] ⑶催化粉体,采用LaNiO3纳米粉体1.2份;

[0069] ⑷矿物改性剂,采用凹凸棒土、沸石粉、蛭石粉各1份;

[0070] ⑸液态介质36份,按清水:十二烷基硫酸钠:碳酸氢钠= 98:1:1复配而得;

[0071] ⑹光触媒1.8份,采用掺杂型纳米TiO2粉,成分为Ti02/Fe3+。

[0072] 如图1所示,采用上述原料生产制备藻钙矿物空气净化介质的工艺如下:

[0073] (1)原材料预搅拌:将各藻类矿物、钙质粉体、催化粉体、矿物改性剂精确计量,借 助粉料搅拌机搅拌均匀后送入粉体混合料罐中待用。

[0074] (2)致孔造粒:借助发泡机控制液相介质呈连续泡沫喷雾状,同时连续稳定供粉体 混合料,借助造粒机造粒,形成致孔圆形颗粒。

[0075] (3)抛光氧化:将造粒颗粒直接送入抛光机抛光,在抛光过程中借助振动筛将催化 粉体连续均匀加入,获得外层均匀涂覆有催化粉体的光滑颗粒。

[0076] ⑷一次干燥:采用烘干方式,烘干温度为35°C,干燥时间为6小时。

[0077] (5)光触媒表面处理:将光触媒按比例喷涂到颗粒表面。

[0078] ⑹二次干燥:采用自然风干方式,自然风干至含水率彡3.5 %。

[0079] 采用上述原料和工艺制成的藻钙矿物空气净化介质的性能测试结果见下表,为便 于比较,表中给出了活性炭和纳米矿物吸附介质两个对比例。

[0080] 测试结果对照表

[0081]

Figure CN105413629BD00071

[0082] 从上表可知,本发明的各项性能显著优于活性炭和纳米矿物吸附介质。

[0083] 本发明所提供的藻钙矿物空气净化介质可通过配套应用组件以可视化的透明网 袋为内包,以手工艺编制篓作为外框,制成具有净味、除臭、除味、除醛或抗菌防霉功能的空 气净化装置。

Claims (6)

1. 一种藻钙矿物空气净化介质,其特征在于,主要由如下重量份的原料制备成颗粒本 体:42〜48.44份藻类矿物粉体、4.2〜9.8份钙质粉体、2.4〜3.0份矿物改性剂、36〜48份液 相介质,所述颗粒本体外侧涂覆0.8〜1.2份催化粉体,再在催化粉体外侧喷涂1.5〜1.8份 光触媒,得到颗粒状藻钙矿物空气净化介质; 所述藻类矿物粉体为硅藻土或海藻土中的一种或两种; 所述钙质粉体为半水硫酸钙和/或硅酸钙; 所述矿物改性剂由电气石粉、海泡石粉、凹凸棒土、沸石粉、蛭石粉中的一种或多种组 成; 所述液相介质按重量百分比由97〜IOO %的清水、O〜1.5 %的十二烷基硫酸钠、O〜 1.5 %的碳酸氢钠复配而成; 所述催化粉体为钙钛矿粉和/或LaNiO3纳米粉体; 所述光触媒为掺杂型纳米TiO2粉,所述掺杂型纳米TiO2粉为Ti02/Si02、Ti02/Fe3+、 TiO2/稀土中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所述的藻钙矿物空气净化介质,其特征在于,所述藻类矿物粉体的细 度为180〜800目。
3. 根据权利要求1所述的藻钙矿物空气净化介质,其特征在于,所述钙质粉体的细度为 120〜300 目。
4. 根据权利要求1所述的藻钙矿物空气净化介质,其特征在于,所述原料以重量份计 为:硅藻精土45份、半水硫酸钙5份、钙钛矿粉1.0份、电气石粉1.4份、海泡石粉1.4份、液态 介质44.6份、光触媒1.6份,所述液态介质按清水:十二烷基硫酸钠:碳酸氢钠=97:1.5:1.5 复配而得。
5. 根据权利要求1〜4中任一项所述的藻钙矿物空气净化介质的制备方法,其特征在 于,包括以下步骤: (1) 原材料预搅拌:将藻类矿物粉体、钙质粉体、矿物改性剂精确计量,借助粉料搅拌机 搅拌均匀后送入粉体混合料罐中待用; (2) 致孔造粒:借助发泡机控制液相介质呈连续泡沫喷雾状,同时连续稳定供粉体混合 料,借助造粒机造粒,形成致孔圆形颗粒; (3) 抛光氧化:将造粒颗粒直接送入抛光机抛光,在抛光过程中借助振动筛将催化粉体 连续均匀加入,获得外层均匀涂覆有催化粉体的光滑颗粒; ⑷一次干燥:采用自然风干方式和/或烘干方式,仅采用自然风干时的风干时间为3〜 7天,或仅采用烘干时的烘干温度为35〜55 °C、干燥时间为6〜8小时; ⑸光触媒表面处理:将光触媒按比例喷涂到颗粒表面; (6)二次干燥:采用自然风干方式和/或烘干方式,至含水率<3.5 %,采用烘干方式时 的烘干温度<75°C。
6. —种采用如权利要求1〜4中任一项所述的藻钙矿物空气净化介质的空气净化装置, 其特征在于,包括空气净化介质和用于承载空气净化介质的配套应用组件。
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