CN106512941A - 复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂。所述吸附剂由以下方法制备得到：复合纳米二氧化钛溶胶与活性炭粉按照质量比10︰2～5.5充分混合，真空干燥16～20h；所述复合纳米二氧化钛溶胶是由纳米二氧化钛和纳米银复合所得。本发明产品集活性炭的吸附作用、纳米二氧化钛的光催化效应和纳米银的杀菌作用于一身，使得该产品应用于空气净化领域，不仅仅具有单一的吸附作用，还可以有效地降解甲醛、苯、氨、氡、TVOC等污染物，并能有效杀灭病原微生物。

Description

复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂。
背景技术
室内污染物如甲醛、苯、氨、氡、TVOC等的浓度虽然不高，但当人体长时间处于这种环境下，会严重危害人体健康。目前净化此类挥发性污染物的方法常用的有两种：一种是吸附法，即利用有吸附能力的多孔物质（如活性炭、滤网等）将污染物从气相中转移至吸附剂上，但该方法不能将污染物降解，且吸附剂吸附饱和后必须进行再处理才能继续使用；另一种是光催化净化法，它是利用光催化剂在紫外线或可见光照射下生成的空穴，具有氧化分解能力，在室温下可将有机污染物分解为CO2和H2O等无机物，反应条件温和。
纳米二氧化钛制备技术是 20 世纪 70 年代发展起来的一项高新技术，1972年Fujishima和Honda发现在n型TiO2半导体电极上，水发生了光电催化分解现象，自此人们不断的发现纳米二氧化钛所具备的一系列特性和优点：在一定能量的光照条件下，可将环境中许多有毒有机污染物氧化分解为 CO2、H2O 或简单的无机物，同时还具有自洁净、杀菌、防雾、除臭等功能，是一种环境友好材料。近来纳米技术的发展给光催化材料研究带来了新的机遇，使得纳米二氧化钛在废水废气处理、降解有机污染物、空气净化、防雾及自清洁功能等方面的应用越来越受到人们的重视。
纳米银溶胶作为一种无机、光谱、长效、无副作用的抗菌剂受到人们的青睐，研究表明：纳米银对革兰氏阳性和阴性细菌、真菌和杆菌等上百种菌都具有优良的抗菌能力。在众多的研究中，为了更好的应用这两种极具潜力的纳米材料，都是通过银负载于二氧化钛，利用两者的协同效应得到复合材料。
本发明旨在将吸附法与光催化净化法相结合，研发一种集活性炭的吸附作用、纳米二氧化钛的光催化效应和纳米银的杀菌作用于一身的活性炭吸附剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，所述吸附剂由以下方法制备得到：复合纳米二氧化钛溶胶与活性炭粉按照质量比10︰2～5.5充分混合，真空干燥16～20h。
其中，上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂中，所述复合纳米二氧化钛溶胶按照下述步骤制备得到：
（1）、将硫酸钛在搅拌条件下充分溶解于去离子水中，加氨水调至pH为中性，继续搅拌得到氢氧化钛溶液；所述硫酸钛和去离子水的质量比为0.4～0.8︰20～80；
（2）、将柠檬酸钠在搅拌条件下加入上述氢氧化钛的溶液中，然后加入过氧化氢，充分搅拌后，静置7～9h，得到反应液；所述柠檬酸钠、氢氧化钛、过氧化氢的质量比为1︰20～60︰1～6；
（3）、将上述反应液在100～115℃温度下搅拌反应3～5h，得到纳米二氧化钛溶胶；
（4）、向上述纳米二氧化钛溶胶中加入保护剂聚乙烯醇和还原剂乙二醇，然后在搅拌条件、120～150℃温度下逐滴加入银氧化溶液，待银氧化溶液滴加完成，保温搅拌反应3～5h，得到复合纳米二氧化钛溶胶；所述二氧化钛、聚乙烯醇和乙二醇的质量比为0.06～0.1︰0.6～1.0︰30～70。
其中，上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂中，步骤（1）～（4）中，所述搅拌的转速为800～1200rpm。
其中，上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂中，步骤（3）中，所述银氧化溶液由硝酸银与去离子水按照质量比1︰200～600配备所得。
本发明的有益效果是：本发明产品集活性炭的吸附作用、纳米二氧化钛的光催化效应和纳米银的杀菌作用于一身，使得活性炭在空气净化领域，不仅仅具有单一的吸附作用，还可以有效地降解甲醛、苯、氨、氡、TVOC等污染物，并能有效杀灭病原微生物；并且，在处理污染过程中，产品本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点；产品无毒无害、对人体安全可靠，处理的最终产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染；利用取之不尽的太阳能和灯光就能将环境污染物在低浓度状态下清除净化。
具体实施方式
本发明提供了复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，该吸附剂集活性炭的吸附作用、纳米二氧化钛的光催化效应和纳米银的杀菌作用于一身，具有良好的空气净化效果。
所述吸附剂由以下方法制备得到：复合纳米二氧化钛溶胶与活性炭粉按照质量比10︰2～5.5充分混合，真空干燥16～20h；所述复合纳米二氧化钛溶胶按照下述步骤制备得到：
（1）、将硫酸钛在搅拌条件下充分溶解于去离子水中，加氨水调至pH为中性，继续搅拌得到氢氧化钛溶液；所述硫酸钛和去离子水的质量比为0.4～0.8︰20～80；
（2）、将柠檬酸钠在搅拌条件下加入上述氢氧化钛的溶液中，然后加入过氧化氢，充分搅拌后，静置7～9h，得到反应液；所述柠檬酸钠、氢氧化钛、过氧化氢的质量比为1︰20～60︰1～6；
（3）、将上述反应液在100～115℃温度下搅拌反应3～5h，得到纳米二氧化钛溶胶；
（4）、向上述纳米二氧化钛溶胶中加入保护剂聚乙烯醇和还原剂乙二醇，然后在搅拌条件、120～150℃温度下逐滴加入银氧化溶液，待银氧化溶液滴加完成，保温搅拌反应3～5h，得到复合纳米二氧化钛溶胶；所述二氧化钛、聚乙烯醇和乙二醇的质量比为0.06～0.1︰0.6～1.0︰30～70。
其中，上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂中，步骤（1）～（4）中，所述搅拌的转速为800～1200rpm。
其中，上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂中，步骤（3）中，所述银氧化溶液由硝酸银与去离子水按照质量比1︰200～600配备所得。
其中，上述复合纳米二氧化钛溶胶中，纳米二氧化钛和纳米银的粒径在10nm左右，且溶胶分散性好，纳米二氧化钛活性高，该溶胶可单独使用，如可作为喷剂喷涂或者直接刷涂在家具、墙面、车具等的表面，也能起到很好的降解甲醛、苯、氨、氡、TVOC等污染物、杀灭病原微生物的作用。
本发明提供的复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，可将其放在新装修的室内、新家具（如衣柜、橱柜等）、新车厢内，可有效吸附异味，降解甲醛、苯、氨、氡、TVOC等污染物，同时还可抗菌。
下面结合实施例对本发明做进一步解释和说明，但并不因此限定本发明的保护范围。
实施例1
复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂由以下方法制备得到：
复合纳米二氧化钛溶胶与活性炭粉（粒径10um）按照质量比10︰3充分混合，真空干燥16h；所述复合纳米二氧化钛溶胶按照下述步骤制备得到：
（1）、将硫酸钛在搅拌条件下（转速为1000rpm）充分溶解于去离子水中，加氨水调至pH为中性，继续搅拌（转速为1000rpm）得到氢氧化钛溶液；所述硫酸钛和去离子水的质量比为0.5︰60；
（2）、将柠檬酸钠在搅拌条件下（转速为1000rpm）加入上述氢氧化钛的溶液中，然后加入过氧化氢，充分搅拌后，静置8h，得到反应液；所述柠檬酸钠、氢氧化钛、过氧化氢的质量比为1︰35︰2；
（3）、将上述反应液在110℃温度下搅拌（转速为1000rpm）反应3.5h，得到纳米二氧化钛溶胶；
（4）、向上述纳米二氧化钛溶胶中加入保护剂聚乙烯醇和还原剂乙二醇，然后在搅拌条件（转速为1000rpm）、130℃温度下逐滴加入银氧化溶液（由硝酸银与去离子水按照质量比1︰300配备所得），待银氧化溶液滴加完成，保温搅拌（转速为1000rpm）反应5h，得到复合纳米二氧化钛溶胶；所述二氧化钛、聚乙烯醇和乙二醇的质量比为0.08︰0.8︰60。
对上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂进行去除有害物质性能测试、杀菌性能测试：
A、去除有害物质性能测试方法依据QB/T2761-2006《室内空气净化产品净化效果测试方法》，测试该复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂分解TVOC、甲醛和氨气的性能，结果分别为：99.6%、95.8%和92.6%。
B、杀菌性能测试方法依据QB/T2738-2005日化产品抗菌抑菌效果的评价方法标准，测试该复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂的杀菌性能，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌的杀菌率均达到99.99%。
实施例2
复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂由以下方法制备得到：
复合纳米二氧化钛溶胶与活性炭粉（粒径15um）按照质量比10︰5充分混合，真空干燥20h；所述复合纳米二氧化钛溶胶按照下述步骤制备得到：
（1）、将硫酸钛在搅拌条件下（转速为1000rpm）充分溶解于去离子水中，加氨水调至pH为中性，继续搅拌（转速为1000rpm）得到氢氧化钛溶液；所述硫酸钛和去离子水的质量比为0.7︰80；
（2）、将柠檬酸钠在搅拌条件下（转速为1000rpm）加入上述氢氧化钛的溶液中，然后加入过氧化氢，充分搅拌后，静置9h，得到反应液；所述柠檬酸钠、氢氧化钛、过氧化氢的质量比为1︰50︰5；
（3）、将上述反应液在110℃温度下搅拌（转速为1000rpm）反应5h，得到纳米二氧化钛溶胶；
（4）、向上述纳米二氧化钛溶胶中加入保护剂聚乙烯醇和还原剂乙二醇，然后在搅拌条件（转速为1000rpm）、135℃温度下逐滴加入银氧化溶液（由硝酸银与去离子水按照质量比1︰500配备所得），待银氧化溶液滴加完成，保温搅拌（转速为1000rpm）反应5h，得到复合纳米二氧化钛溶胶；所述二氧化钛、聚乙烯醇和乙二醇的质量比为0.09︰1.0︰70。
对上述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂进行去除有害物质性能测试、杀菌性能测试：
A、去除有害物质性能测试方法依据QB/T2761-2006《室内空气净化产品净化效果测试方法》，测试该复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂分解TVOC、甲醛和氨气的性能，结果分别为：99.8%、96.6%和93.5%。
B、杀菌性能测试方法依据QB/T2738-2005日化产品抗菌抑菌效果的评价方法标准，测试该复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂的杀菌性能，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌的杀菌率均达到99.99%。
最后，应当说明的是，以上列举的仅是本发明的若干具体实施例。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，其特征在于，所述吸附剂由以下方法制备得到：复合纳米二氧化钛溶胶与活性炭粉按照质量比10︰2～5.5充分混合，真空干燥16～20h。
2.根据权利要求1所述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，其特征在于，所述复合纳米二氧化钛溶胶按照下述步骤制备得到：
（1）、将硫酸钛在搅拌条件下充分溶解于去离子水中，加氨水调至pH为中性，继续搅拌得到氢氧化钛溶液；所述硫酸钛和去离子水的质量比为0.4～0.8︰20～80；
（2）、将柠檬酸钠在搅拌条件下加入上述氢氧化钛的溶液中，然后加入过氧化氢，充分搅拌后，静置7～9h，得到反应液；所述柠檬酸钠、氢氧化钛、过氧化氢的质量比为1︰20～60︰1～6；
（3）、将上述反应液在100～115℃温度下搅拌反应3～5h，得到纳米二氧化钛溶胶；
（4）、向上述纳米二氧化钛溶胶中加入保护剂聚乙烯醇和还原剂乙二醇，然后在搅拌条件、120～150℃温度下逐滴加入银氧化溶液，待银氧化溶液滴加完成，保温搅拌反应3～5h，得到复合纳米二氧化钛溶胶；所述二氧化钛、聚乙烯醇和乙二醇的质量比为0.06～0.1︰0.6～1.0︰30～70。
3.根据权利要求1所述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，其特征在于，步骤（1）～（4）中，所述搅拌的转速为800～1200rpm。
4.根据权利要求1所述复合纳米二氧化钛活性炭吸附剂，其特征在于，步骤（3）中，所述银氧化溶液由硝酸银与去离子水按照质量比1︰200～600配备所得。
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