CN106268299B - 一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法及空气净化材料 - Google Patents

一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法及空气净化材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法及空气净化材料。该方法以微孔介质基体、氧化剂、催化剂及pH显色剂为原料，经S1.离心浸渍负载、S2.蒸压负载、S3.干燥和S4.表面显色处理等步骤制备出空气净化材料。该制备方法以离心浸渍方式在微孔介质壁面与微孔通道上负载催化氧化剂，负载速度快、负载程度深；通过蒸压负载，在饱和蒸气压力及内能下，可加剧负载程度，同时蒸压负载可优化微孔介质结构，贯穿孔提高，有利于其净化性能提升；表面显色处理后，净化时产生的酸性物质可使净化材料表面变色，以获得净化能力与效果的体验感；本发明提供的空气净化材料具有净化彻底、快速、持久等优点。

Description

一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法及空气净化 材料
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法及空气净化材料。
背景技术
空气净化材料是通过物理、化学等方式吸附分解空气中的有害物质，应用空气净化材料是一种有效控制空气污染源的方式。公知专利技术《藻钙矿物空气净化介质及其制备方法与应用》(CN201511029041.4)由藻类矿物微粉、钙质微粉、催化微粉、矿物改性剂、液相介质、光触媒组成，具有卓越的吸附净化性能，但在持续浓度的净化下易钝化；专利《含有纳米矿物质的复合空气净化剂及其制备方法》(CN201010112863.X)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，对空气中的有机污染物分解效率高，不足之处是此净化材料为选择性吸附材料，净化类型不广；专利《一种光触媒多功能硅藻纯净化颗粒及其制备方法》(CN201310142911.3)硅藻、凹凸棒土、沸石粉、海泡石、负离子粉、远红外陶瓷粉、高岭土、纳米光触媒组成，可以分解甲醛等有害物质，解决了活性炭等产品只吸附不分解的技术弊端，但在效率上和细小颗粒物(PM2.5、PM10)吸附上存在不足之处。
以上公知专利技术的共同特点是充分利用多孔环境矿物粉体与光催化组分造粒形成，存在吸附分解量有限、祛除分解速度慢。在公知技术《一种氧化型空气净化材料及其制备方法》(CN1021101008A)中，已公开过用无机吸附材料浸泡在5～20％无机氧化剂水溶液中18～36h后烘干具有改进净化效果的作用。但仅以浸泡方式负载氧化剂，负载不充分、不牢固，表现出的净化性不能持久的弊病。
空气中的有害气体与净化材料通过持续不断吸附、脱附、分解，使用过程中其视觉是感知体验不到的，只有通过专业的检测仪器才能评测净化材料的净化效果，难以在使用时及时、实时判断吸附、分解的有效性。
发明内容
本发明提供一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法及空气净化材料，解决现有净化材料存在的净化率低、净化速率缓慢、净化持久性差以及没有良好视觉体验感的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其包括如下步骤：
S1.离心浸渍负载：将氧化剂溶液和微孔介质基体投入离心机中，以30-180r/min离心转速浸渍6-36h，得混合液；
S2.蒸压负载：将S1的混合液置于蒸压釜中过滤，负载有氧化剂的微孔介质基体留在蒸压釜内的滤层上，含氧化剂的滤液进入蒸压釜内的滤层下，对滤层下的滤液加热后形成饱和蒸气，饱和蒸气对滤层上负载有氧化剂的微孔介质基体进行蒸压负载,饱和蒸气压力为0.4-0.6MPa，蒸压时间8-24h；
S3.干燥：对S2中蒸压负载后的微孔介质基体采用自然风干、烘干或自然风干与烘干交替进行中的任一种方式进行干燥；
S4.表面显色处理：将催化剂、pH显色剂和去离子水按照0.5-2：1：2的重量比混合搅拌均匀得喷涂液，将S3中干燥后的微孔介质基体送入滚动抛光机中，在滚动抛光过程中用喷枪将喷涂液喷于微孔介质基体表面，喷涂量为微孔介质基体重量的6-14％，喷涂完成后即得所述空气净化材料。
在上述制备方法的基础上，本发明还可以对其作进一步的具体化或优化。
优选的，S1中的氧化剂溶液中氧化剂的浓度为0.5-4wt％。
具体的，所述氧化剂为过氧化钙、过碳酸钠、高锰酸钾和过硫酸钾中的一种或多种。
优选的，S1中微孔介质基体与氧化剂溶液的重量比为20-30：100。
具体的，所述的微孔介质基体为藻钙矿物空气净化介质、纳米矿晶、硅藻纯、活性炭、纳米陶瓷颗粒和吸附树脂中的任一种或多种。优选的，所述微孔介质基体为藻钙矿物空气净化介质，所述藻钙矿物空气净化介质为粒径1-5mm的圆形颗粒且其为多孔材料，孔径为0.05-15μm。所述藻钙矿物空气净化介质可通过发明专利CN 105413629 A公开的方法进行制备。
具体的，S3中仅采用自然风干时的风干时间为3-7天，仅采用烘干时烘干温度为35-55℃，烘干时间为6～8小时。
具体的，S4中的催化剂为钛的氧化物、钒的氧化物、钴的氧化物、钼的氧化和钯的氧化物中的任一种或多种。
具体的，S4中的pH显色剂为甲基橙、甲基红、甲基蓝、甲基绿、酚红、酚酞和石蕊中的任一种。
具体的，在S4之后使用带有封口设计的包装对得到的空气净化材料进行包装，隔绝外界空气，防止未使用前发生净化作用与吸潮。
本发明还提供一种空气净化材料，其通过上述方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)与常规简单的浸泡负载方式相比，离心浸渍方式在微孔介质壁面与微孔通道上负载催化氧化剂，负载速度快、负载程度深。并进一步的，通过蒸压负载，在饱和蒸气压力及内能下，加剧负载程度。
(2)蒸压负载方式，进一步对优化了微孔介质结构，贯穿孔提高，并牢固负载有催化氧化剂。
(3)表面显色处理，空气净化材料吸附分解有害气体及污染物后多以形成酸性物质，通过颜色变化敏锐的PH指示剂，随净化材料颜色的加深与变化，获得净化能力与效果的视觉体验感。
(4)由本发明提供的方法制备出的空气净化材料具有良好的空气净化性能，以甲醛气体污染物为例，其甲醛净化率≥95.37％，净化速率≥0.05ppm/min、净化持久性达≥95％，净化效果彻底、快速、持久。
附图说明
图1为本发明提供的制备方法的工艺流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种空气净化材料，其通过以下方法制备：
分别将30千克活性炭和100千克浓度为1.8wt％的过氧化钙溶液，投放到离心机中，以50r/min离心转速浸渍8h，随后在蒸压釜中进行蒸压，饱和蒸气压力0.6兆帕、蒸压时间12小时，自然干燥后，将负载有氧化剂的活性炭干颗粒置于滚动抛光机中抛光，抛光的同时用喷枪将由1千克甲基橙、2千克清水和0.5千克二氧化钛光触媒复配得到的喷涂液均匀喷涂与干颗粒表面,喷涂完后即得所述空气净化材料。
实施例2
一种空气净化材料，其通过以下方法制备：
分别将30千克硅藻纯和100千克浓度为1.8wt％的过碳酸钠溶液，投放到离心机中，以50r/min离心转速浸渍8h，随后在蒸压釜中进行蒸压，饱和蒸气压力0.6兆帕、蒸压时间12小时，自然干燥后，将负载有氧化剂的硅藻纯干颗粒置于滚动抛光机中抛光，抛光的同时用喷枪将由1千克甲基蓝、2千克清水和0.5千克二氧化钛光触媒复配得到的喷涂液均匀喷涂与干颗粒表面,喷涂完后即得所述空气净化材料。
实施例3
一种空气净化材料，其通过以下方法制备：
分别将30千克纳米矿晶和100千克浓度为1.8wt％的过硫酸钾溶液，投放到离心机中，以50r/min离心转速浸渍8h，随后在蒸压釜中进行蒸压，饱和蒸气压力0.6兆帕、蒸压时间12小时，自然干燥后，将负载有氧化剂的纳米矿晶干颗粒置于滚动抛光机中抛光，抛光的同时用喷枪将由1千克甲基橙、2千克清水和0.5千克二氧化钒光触媒复配得到的喷涂液均匀喷涂与干颗粒表面,喷涂完后即得所述空气净化材料。
实施例4
一种空气净化材料，其通过以下方法制备：
分别将20千克藻钙矿物净化介质和100千克浓度为4.0wt％的高锰酸钾溶液，投放到离心机中，以180r/min离心转速浸渍6h，随后在蒸压釜中进行蒸压，饱和蒸气压力0.5兆帕、蒸压时间18小时，自然干燥后，将负载有氧化剂的藻钙矿物净化介质干颗粒置于滚动抛光机中抛光，抛光的同时用喷枪将由0.5千克石蕊、1千克清水和0.25千克二氧化钒光触媒复配得到的喷涂液均匀喷涂与干颗粒表面,喷涂完后即得所述空气净化材料。
实施例5
一种空气净化材料，其通过以下方法制备：
分别将20千克吸附树脂和100千克浓度为0.5wt％的高锰酸钾溶液，投放到离心机中，以30r/min离心转速浸渍36h，随后在蒸压釜中进行蒸压，饱和蒸气压力0.4兆帕、蒸压时间24小时，烘干后，将负载有氧化剂的吸附树脂干颗粒置于滚动抛光机中抛光，抛光的同时用喷枪将由0.5千克石蕊、1千克清水和1千克二氧化钒光触媒复配得到的喷涂液均匀喷涂与干颗粒表面,喷涂完后即得所述空气净化材料。
实施例6
一种空气净化材料，其通过以下方法制备：
分别将25千克纳米陶瓷和100千克浓度为2.8wt％的过氧化钙溶液，投放到离心机中，以100r/min离心转速浸渍12h，随后在蒸压釜中进行蒸压，饱和蒸气压力0.6兆帕、蒸压时间15小时，自然干燥后，将负载有氧化剂的纳米陶瓷干颗粒置于滚动抛光机中抛光，抛光的同时用喷枪将由1千克石蕊、2千克清水和0.5千克二氧化钒光触媒复配得到的喷涂液均匀喷涂与干颗粒表面,喷涂完后即得所述空气净化材料。
性能测试
以甲醛为污染物进行静态试验。试验条件为：甲醛初始浓度为1.5±0.2ppm，测试样为200g，玻璃测试舱体积为1m3，使用英国PPM-400ST甲醛检测仪，测试结果如下表所示：
由上表的测试结果可知，通过本发明提供的方法制备出的空气净化材料具有优良的空气净化性能，甲醛净化率高、净化速度快、持久性好，同时其随着净化的持续进行，产生酸性物质，使空气净化材料表面显色物质变色，变色越快说明净化速度越快，变色程度越大表明被净化的污染物越多，使人们获得净化能力与效果的视觉体验感。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.离心浸渍负载：将氧化剂溶液和微孔介质基体投入离心机中，以30-180r/min离心转速浸渍6-36h，得混合液；
S2.蒸压负载：将S1的混合液置于蒸压釜中过滤，负载有氧化剂的微孔介质基体留在蒸压釜内的滤层上，含氧化剂的滤液进入蒸压釜内的滤层下，对滤层下的滤液加热后形成饱和蒸气，饱和蒸气对滤层上负载有氧化剂的微孔介质基体进行蒸压负载,饱和蒸气压力为0.4-0.6MPa，蒸压时间8-24h；
S3.干燥：对S2中蒸压负载后的微孔介质基体采用自然风干、烘干或自然风干与烘干交替进行中的任一种方式进行干燥；
S4.表面显色处理：将催化剂、pH显色剂和去离子水按照0.5-2：1：2的重量比混合搅拌均匀得喷涂液，将S3中干燥后的微孔介质基体送入滚动抛光机中，在滚动抛光过程中用喷枪将喷涂液喷于微孔介质基体表面，喷涂量为微孔介质基体重量的6-14％，喷涂完成后即得所述空气净化材料。
2.根据权利要求1所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，S1中的氧化剂溶液中氧化剂的浓度为0.5-4wt％。
3.根据权利要求2所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，所述氧化剂为过氧化钙、过碳酸钠、高锰酸钾和过硫酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，S1中微孔介质基体与氧化剂溶液的重量比为20-30：100，所述的微孔介质基体为藻钙矿物空气净化介质、纳米矿晶、硅藻纯、活性炭、纳米陶瓷颗粒和吸附树脂中的任一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，所述微孔介质基体为藻钙矿物空气净化介质，所述藻钙矿物空气净化介质为粒径1-5mm的圆形颗粒且其为多孔材料，孔径为0.05-15μm。
6.根据权利要求1所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，S3中仅采用自然风干时的风干时间为3-7天，仅采用烘干时烘干温度为35-55℃，烘干时间为6～8小时。
7.根据权利要求1所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，S4中的催化剂为钛的氧化物、钒的氧化物、钴的氧化物、钼的氧化和钯的氧化物中的任一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，S4中的pH显色剂为甲基橙、甲基红、甲基蓝、甲基绿、酚红、酚酞和石蕊中的任一种。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种微孔介质催化氧化制备空气净化材料的方法，其特征在于，在S4之后使用带有封口设计的包装对得到的空气净化材料进行包装，隔绝外界空气，防止未使用前发生净化作用与吸潮。
10.一种空气净化材料，其特征在于，通过权利要求1至9任一项所述的方法制备得到。
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Date Code Title Description
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Denomination of invention: Method for preparing air purification material by catalytic oxidation of microporous medium and air purification material

Effective date of registration: 20220525

Granted publication date: 20190329

Pledgee: Ye Wei|Wen Yu|Hubei Ping An Intelligent Fire Engineering Co.,Ltd.

Pledgor: HUBEI GREENS ENVIRONMENTAL MATERIALS CO.,LTD.

Registration number: Y2022420000134