CN106693701A - 一种甲醛去除剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲醛去除剂及其制备方法和应用。它包括以下重量份的原料：水80～90份、弱酸类化合物1～5份、甲壳素衍生物2～10份和茶叶提取物1～5份。本发明的甲醛去除剂中的甲壳素衍生物其分子侧链上有大量的氨基，在弱酸条件下，氨基能捕捉甲醛发生亲核加成反应，反应完全、效率高而且生成的化合物无毒无害，性质稳定，不反弹释放甲醛，经实验测试，对空气中的甲醛去除率高达90％以上。此外，本发明所用的主要原料为甲壳素衍生物和茶叶提取物，对人体完全无毒无害，不会给室内的空气带来二次污染，且制备方法简单，反应条件温和，常压，20℃～35℃条件下就能快速与甲醛反应。

Description

一种甲醛去除剂及其制备方法和应用

技术领域：

本发明属于甲醛吸附领域，具体涉及一种甲醛去除剂及其制备方法和应用。

背景技术：

随着人民生活质量的提高，购置新家具、装饰装修在现实生活中出现的频率越来越高。装饰装修和家具中使用了大量的各类人工造板，如胶合板、细木板、中密度纤维板和刨花板等，而这些人造板大部分使用了甲醛系的胶黏剂，其主要是酚醛树脂和脲醛树脂胶黏剂，长远存在甲醛释放问题，成为了室内空气甲醛的污染源。此外，这些人造板的甲醛释放量虽然在一定时间内会缓慢下降，但是其释放周期比较长，长达3-15年。人造板以外的其他一些装饰材料，如墙布、地毯等在制造时也使用了甲醛系胶黏剂，也有一定的甲醛释放量；甲醛在纺织行业主要用作纤维制品的染色助剂以及用于制造树脂整理剂，因此，服装、被褥等纺织品也会释放甲醛。

甲醛又称蚁醛，通常情况下是一种可燃、无色及有刺激性的气体，广泛应用于塑料工业、合成纤维、皮革工业、医药、燃料等领域，也被称为“万能的化工原料”。

甲醛为较高毒性的物质，对眼、粘膜和呼吸道都有刺激作用，而且，甲醛会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能也下降等，从而，导致睡眠不安。此外，甲醛会导致婴儿智力下降、脑神经损伤、免疫力下降、贫血、白血病等；导致老年人闹中风、心胸血管疾病和呼吸道疾病脑瘤，老年痴呆症、致癌；导致妇女造成畸胎、流产、胎儿胸部发育受损、先天性心脏疾病以及胎儿先天缺陷等。因此，去除甲醛污染，净化室内空气越来越引起人们的重视。

如何快速去除甲醛，彻底净化室内空气已经成为了人们的焦点。目前，除甲醛的技术主要有物理吸附、光触媒和化学反应三种方法。

1.物理吸附

如今，物理吸附法去除甲醛主要技术是利用活性炭表面的巨大的面积和复杂的多空结构对空气中的甲醛、苯以及苯系物有一定的吸附作用。然而，活性炭对污染物的吸附能力有限，而且，吸附饱和后，会使污染物逆释放，因此，单纯利用此技术不能高效去除甲醛。

2.光触媒

光触媒技术是近几年发展较快、研究较多的新技术。光触媒除醛原材料主要是纳米二氧化钛，纳米二氧化钛分布在基材表面，在紫外光线作用下，产生强烈氧化催化降解功能。但是，光触媒对污染物的降解能力是基于紫外光线的要求，日常的可见光光线不足激发其氧化活性，因此，其与甲醛的反应条件比较苛刻，难以快速去除空气中的甲醛。

3.化学反应

化学反应除醛原理是利用活性小分子或高分子活性基团与甲醛发生化学反应，生成稳定的高分子聚合物，从而达到清除甲醛目的。此方法可以快速去除空气中的游离甲醛或家具内部甲醛，但是，由于其原料一般有氨水、二氧化氯、亚硫酸钠等化学试剂，会使室内造成二次污染，生成的物质不稳定及其容易反弹释放甲醛，对室内空气净化不彻底。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种甲醛去除剂及其制备方法和应用。本发明的甲醛去除剂不仅可以应用于去除新装修房内的游离甲醛，而且，可以作为功能助剂添加到水性内墙涂料中。

本发明的第一个目的是提供一种甲醛去除剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：水80～90份、弱酸类化合物1～5份、甲壳素衍生物2～10份和茶叶提取物1～5份。

本发明以亲核加成反应原理，以茶叶提取物快速吸收，具有生物相容性的弱酸为催化剂，再以天然高分子侧链上的氨基与甲醛聚合反应，从而快速清除室内的游离甲醛，不仅解决了光触媒反应条件苛刻，同时解决了化学试剂带来的二次污染问题。

所述的弱酸类化合物优选为乳酸或醋酸。

所述的水为去离子水。

优选，所述的茶叶提取物选自茶黄素、茶多酚、茶多糖和茶皂素中的一种或多种。

所述的甲壳素衍生物优选为脱乙酰甲壳素或接枝改性甲壳素。

所述的脱乙酰甲壳素的脱乙酰度大于或等于90％。

本发明的第二个目的是提供上述的甲醛去除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按甲醛去除剂中所需重量份分别称取水、弱酸类化合物、甲壳素衍生物和茶叶提取物；2)将所需重量份的弱酸类化合物溶于水中得到弱酸溶液，所述的弱酸类化合物与水的质量比为1～5:50～60；3)将所需重量份的甲壳素衍生物溶于弱酸溶液中得到甲壳素衍生物溶液；4)将所需重量份的茶叶提取物溶于余下的水中得到茶叶提取物溶液；5)将甲壳素衍生物溶液和茶叶提取物溶液混合均匀得到甲醛去除剂。

所述的弱酸溶液的pH值优选为3.0～5.0。

本发明的第三个目的是提供上述的甲醛去除剂在去除甲醛中应用。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明所用的脱乙酰甲壳素或接枝改性甲壳素，其分子侧链上有大量的氨基，在弱酸条件下，氨基能捕捉甲醛发生亲核加成反应，反应完全、效率高而且生成的化合物无毒无害，性质稳定，不反弹释放甲醛。

2.本发明所使用的原料均属于天然环保型，对人体完全无毒无害，不会给室内的空气带来二次污染。

3.本发明的制备方法简单，使用方便。

4.本发明的甲醛去除剂的反应条件温和，常压，20℃～35℃条件下就能快速与甲醛反应。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

1)分别称取80kg去离子水、1kg乳酸、2kg脱乙酰甲壳素和1kg茶多酚；

2)将1kg乳酸加入到50kg去离子水中，搅拌均匀，得到弱酸溶液；

3)将2kg脱乙酰甲壳素(脱乙酰度大于或等于90％)加入到步骤1)的弱酸溶液中，60℃搅拌至完全溶解，冷却至室温，得到甲壳素衍生物溶液；

4)将1kg茶多酚加入到30kg去离子水中，室温搅拌至完全溶解，得到茶叶提取物溶液；

5)将步骤3)的甲壳素衍生物溶液和步骤4)的茶叶提取物溶液混合，搅拌均匀，得到甲醛去除剂，密封保存。

实施例2：

1)分别称取90kg去离子水、5kg醋酸、10kg接枝改性甲壳素、1kg茶黄素、2kg茶多糖和2kg茶皂素；

2)将5kg醋酸加入到60kg去离子水中，搅拌均匀，得到弱酸溶液；

3)将10kg接枝改性甲壳素(双胍基改性甲壳素)加入到步骤1)的弱酸溶液中，60℃搅拌至完全溶解，冷却至室温，得到甲壳素衍生物溶液；

4)将1kg茶黄素、2kg茶多糖和2kg茶皂素加入到30kg去离子水中，室温搅拌至完全溶解，得到茶叶提取物溶液；

5)将步骤3)的甲壳素衍生物溶液和步骤4)的茶叶提取物溶液混合，搅拌均匀，得到甲醛去除剂，密封保存。

实施例3：甲醛去除剂与甲醛发生反应实验(室内温度25℃)

1.分别将20mL实施例1和2制备的甲醛去除剂加入到50mL烧杯中；

2.向甲醛去除剂的烧杯中缓慢滴加2mL的36％质量分数的甲醛溶液；

3.将烧杯中的混合液搅拌均匀，静置15分钟；

4.烧杯中溶液生成了立体胶状物；

5.生成胶状物的原因是甲醛去除剂中的甲壳素衍生物侧链上的氨基与甲醛发生了交联反应，线性高分子被交联称体型高分子化合物，体型高分子化合物不具有溶解性，刚性强，流动性差，经长期的观察，其稳定性强，不再降解反弹释放甲醛。

实施例4：甲醛去除剂与甲醛发生反应实验(室内温度35℃)

1.分别将20mL实施例1和2制备的甲醛去除剂加入到50mL烧杯中；

2.向甲醛去除剂的烧杯中缓慢滴加3mL的40％质量分数的甲醛溶液；

3.将烧杯中的混合液搅拌均匀，静置30分钟；

4.烧杯中溶液生成了立体胶状物；

5.生成胶状物的原因是甲醛去除剂中的甲壳素衍生物侧链上的氨基与甲醛发生了交联反应，线性高分子被交联称体型高分子化合物，体型高分子化合物不具有溶解性，刚性强，流动性差，经长期的观察，其稳定性强，不再降解反弹释放甲醛。

实施例5：甲醛去除剂于立体空间内去除甲醛效率的测试

1.分别将100mL的实施例1与实施例2制备的甲醛去除剂均匀地涂刷到四块500mm×500mm玻璃板(厚度4～6mm)的一个表面，室内环境中干燥24h，得试验样板；

2.将制备好的试验样板和空白玻璃板分别放入样品舱和对比舱中，每个舱内放置四块板于样品架上，样板涂刷样品的一面朝向舱中心放置；

3.将一玻璃平血放入实验舱的底部，密闭实验舱，然后用微量注射器取3μL分析纯甲醛，通过注射孔滴在玻璃平血内，密闭注射孔；

4.密闭24h后开启舱内的风扇30min，再关闭风扇，采集舱内的气体并测试其甲醛浓度；

5.甲醛去除剂甲醛净化效率按下式计算：

r＝(n₀-n₁)/n₀×100％

式中：r为净化效率，％；n₀为对比舱所测气体甲醛浓度，单位为毫克每立方米(mg/m³)；n₁为样品舱所测气体甲醛浓度，单位为毫克每立方米(mg/m³)。

6.由以上步骤测试结果如表1所示。

表1甲醛净化效率

7.以上实验结果表明，甲醛去除剂于气态立体空间内对甲醛的去除效率高达90％以上，而且反应速度较快，条件温和。然而，相比于实施例2制备的甲醛去除剂，实施例1制备的甲醛去除剂对甲醛净化率更高，原料成本更低。

实施例6：甲醛去除剂添加到水性内墙涂料中的除醛效率测试

1.除醛涂料的制备：按照质量分数100％计，包括3％的实施例1制备的甲醛去除剂和97％的水性内墙涂料，搅拌均匀制备得到除醛涂料；

2.按实验例5操作步骤，检测除醛涂料的甲醛去除率，检测结果如表2所示。

表2甲醛去除率

3.由上述结果可知，甲醛去除剂作为功能助剂添加到水性内墙涂料后，可使涂料的甲醛去除率升高了80％以上，涂料的甲醛去除率达到了86.8％，说明了其在涂料中有潜在的使用价值。

实施例7：甲醛去除剂于室内空气净化治理使用效果测试

1.将新装修、新家具较多的房间密闭8～12h，利用六合一空气质量检测仪检测室内空气甲醛的浓度，记为C₀；

2.利用毛刷将实施例1制备的甲醛去除剂刷涂到家具板材的裸露面上，用喷枪将实施例1制备的甲醛去除剂快速喷涂到全部家具的全部板面上，对室内的甲醛进行净化治理2-3次；

3.治理一周后，先将治理房间密闭8h左右，再利用六合一空气质量检测仪对室内空气甲醛浓度进行复测，记为C_f；

室内中甲醛净化效率(Re)计算方程式为：

Re＝(C₀-C_f)/C₀×100％

4.随机抽三个新装修房间进行甲醛净化治理，统计结果如表3所示。

表3甲醛净化效率

5.由多次的室内甲醛治理使用结果分析得出，高污染的室内空气经本发明的甲醛去除剂治理后，其空气中甲醛浓度达到了标准合格水平(≤0.08mg/m³)，说明了该除醛产品在实际市场中有较大的应用价值。

Claims (9)

1.一种甲醛去除剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：水80～90份、弱酸类化合物1～5份、甲壳素衍生物2～10份和茶叶提取物1～5份。

2.根据权利要求1所述的甲醛去除剂，其特征在于，所述的弱酸类化合物为乳酸或醋酸。

3.根据权利要求1或2所述的甲醛去除剂，其特征在于，所述的水为去离子水。

4.根据权利要求1或2所述的甲醛去除剂，其特征在于，所述的茶叶提取物选自茶黄素、茶多酚、茶多糖和茶皂素中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的甲醛去除剂，其特征在于，所述的甲壳素衍生物为脱乙酰甲壳素或接枝改性甲壳素。

6.根据权利要求5所述的甲醛去除剂，其特征在于，所述的脱乙酰甲壳素的脱乙酰度大于或等于90％。

7.一种权利要求1或2所述的甲醛去除剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按权利要求1或2所述的甲醛去除剂中所需重量份分别称取水、弱酸类化合物、甲壳素衍生物和茶叶提取物；2)将所需重量份的弱酸类化合物溶于水中得到弱酸溶液，所述的弱酸类化合物与水的质量比为1～5:50～60；3)将所需重量份的甲壳素衍生物溶于弱酸溶液中得到甲壳素衍生物溶液；4)将所需重量份的茶叶提取物溶于余下的水中得到茶叶提取物溶液；5)将甲壳素衍生物溶液和茶叶提取物溶液混合均匀得到甲醛去除剂。

8.根据权利要求7所述的甲醛去除剂的制备方法，其特征在于，所述的弱酸溶液的pH值为3.0～5.0。

9.权利要求1或2所述的甲醛去除剂在去除甲醛中应用。