CN107158941B - 一种用于室内的甲醛去除剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于室内的甲醛去除剂，其质量配比如下：钛酸四乙酯3‑5份、聚乙烯吡咯烷酮5‑8份、无水乙醇20‑25份、纳米二氧化硅1‑3份、多孔颗粒7‑10份、稳定剂1‑3份、分散剂2‑4份、乙酰乙酸甲酯3‑7份、去离子水20‑30份；所述聚乙烯吡咯烷酮采用K‑90型号的聚乙烯吡咯烷酮；纳米二氧化硅的粒径为10‑100nm；多孔颗粒采用纳米级碳化硅材料，所述多孔颗粒的粒径为200‑500nm；稳定剂采用乙酰丙酮。本发明制备的甲醛去除剂稳定性高，降解效果突出，去除速度快而且持久。
Description
技术领域
本发明属于纳米环保材料技术领域，具体涉及一种用于室内的甲醛去除剂。
背景技术
甲醛是一种无色的毒性气体。家居装修中的甲醛主要藏匿于夹板、大芯板，高密度板制成的家居、木地板等。因为甲醛具有较强的粘合性，还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能，所以用来合成多种粘合剂。板材中残留的或未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放，形成空气中的甲醛。固化了的胶层在一定条件下也会降解裂化释放出甲醛。温度越高，释放量越大。甲醛可经呼吸道吸收，其通过致组织活性氧增加、脂质过氧化反应、影响机体的免疫系统以及生物大分子作用等使机体发生损伤。甲醛对皮肤黏膜具有刺激作用，对人体具有致敏作用，可引起过敏性皮炎、色斑、支气管哮喘等。其还具有强烈的致癌性和促癌变性，可引起例如鼻咽癌和白血病。随着人们生活水平的日益提高，室内装修已非常普遍。甲醛污染问题已引起人们的广泛关注。
目前，去除甲醛的物质种类多样，琳琅满目，但真正效果显著的却极少。化学去除试剂的效果相对较好，但众所周知，化学试剂会带来二次污染，影响人们的身体健康，因此，随着人们生活水平的提高，对身体的保护意识也逐渐增强，化学类的试剂也逐渐被越来越多的人所摒弃。光触媒是近几年使用较为频繁、效果较好的新一代除甲醛试剂，但其单独作用的清除效果还是不能满足广大用户的需求。因此，开发一种除甲醛效果好、环境友好的复合型的去除剂非常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于室内的甲醛去除剂，制备的甲醛去除剂稳定性高，降解效果突出，去除速度快而且持久。
本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于室内的甲醛去除剂，其质量配比如下：钛酸四乙酯3-5份、聚乙烯吡咯烷酮5-8份、无水乙醇20-25份、纳米二氧化硅1-3份、多孔颗粒7-10份、稳定剂1-3份、分散剂2-4份、乙酰乙酸甲酯3-7份、去离子水20-30份。
所述聚乙烯吡咯烷酮采用K-90型号的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮作为良好的非离子型高分子化合物，具有良好的分散效果，同时聚乙烯吡咯烷酮采用医药级材料，具有良好的无毒性，有优良的生理惰性，不参与人体新陈代谢，又具有优良的生物相容性，对皮肤、粘膜、眼等不形成任何刺激。
纳米二氧化硅的粒径为10-100nm，纳米二氧化硅是无毒、无味、无污染的无机化工材料，具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，二氧化硅的加入能够起到良好的掺杂效果，能够将纳米二氧化钛的光谱迁移，增加响应区域；二氧化硅本身材料具有一定的光反射与光折射性能，能够光路变化效果，提高二氧化钛的光催化性能效果。
多孔颗粒采用纳米级碳化硅材料，所述多孔颗粒的粒径为200-500nm，多孔材料采用纳米碳化硅材料，具有大比表面积。纳米碳化硅本身具有一定的光催化性能，但是空穴与电子结合速度较快，难以有效利用；纳米碳化硅具有一定的多孔框架结构，具有良好的纳米级承载稳定性能。
稳定剂采用乙酰丙酮，乙酰丙酮具有良好的稳定性，能够保证钛酸四乙酯的结构稳定性，同时在聚乙烯吡咯烷酮的作用下形成稳定的二氧化钛溶胶体结构，并保持稳定性。
分散剂采用对羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的一种或两种，分散剂在水中具有良好的分散性，能够将纳米二氧化硅与纳米多孔颗粒进行均匀分散。
所述对羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇的比例为3:5。
所述甲醛去除剂的制备方法如下：
步骤1，将钛酸四乙酯加入反应釜中，加入无水乙醇进行溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散至完全溶解，得到混合液；
步骤2，将混合液进行密封加压反应3-5h，自然冷却后减压蒸馏30-60min，得到浓缩胶液；
步骤3，将稳定剂加入至浓缩胶液中，机械搅拌均匀后得到溶胶液；
步骤4，将分散剂与乙酰乙酸甲酯密封溶解至去离子水中，直至完全溶解，然后加入纳米二氧化硅与多孔颗粒，超声搅拌至形成稳定悬浊液；
步骤5，将稳定悬浊液缓慢加入至溶胶液中，并搅拌均匀，得到稳定均匀的复配液；
步骤6，将复配液在光照体系下进行加压密封反应2-4h，冷却后得到甲醛去除剂。
所述步骤1中的超声频率为1.5-2.5kHz，超声时间为10-20min，聚乙烯吡咯烷酮在无水乙醇中具有良好的分散效果，但是在实际溶解中聚乙烯吡咯烷酮溶解较为缓慢，通过超声的方式能够大大提升聚乙烯吡咯烷酮的溶解速度，大大提高了溶解效果。
步骤2中的密封加压反应的温度为50-60℃，所述压力为0.8-1.6MPa，所述减压蒸馏温度为70-80℃，减压蒸馏压力为大气压的60-80％，所述减压蒸馏后的体积是原来体积的10-15％，采用密封加压的方式增加热动力反应，保证聚乙烯吡咯烷酮作用至二氧化钛表面，形成包覆状态，保证纳米二氧化钛的低粒径，减压蒸馏的方式能够将无水乙醇去除的同时保证包覆体系不受影响。
步骤4中的超声搅拌频率为5-10kHz，所述超声时间为30-45min，超声的方式能够保证纳米二氧化硅与多孔颗粒的分散效果，提高了两者的分布均匀性，超声的方式能够保证分散剂完全附着至颗粒物表面，在水中形成均一悬浮效果。
步骤5中的缓慢加入速度为3-5mL/min，所述搅拌速度为1000-1500r/min，采用缓慢加入的方式能够缓慢破坏包覆体系，保证二氧化钛粒径的同时将聚乙烯吡咯烷酮稀释。
步骤6中的光照强度为2-5mW/cm2，密封加压反应的温度为100-150℃，压力为2-4MPa，在光照条件以及加热加压条件下，二氧化钛缓慢转化为纳米二氧化钛颗粒，同时二氧化硅在该条件下掺杂至二氧化钛内，形成稳定均匀的掺杂效果；同时碳化硅的多孔结构将带掺杂的纳米二氧化钛进行吸附，形成稳定均匀的光催化降解区域，且在光照条件下得到激发，形成降解效果良好的甲醛去除液。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
本发明制备方法简单可行，实践性和通用性强。本发明制备的甲醛去除剂稳定性高，降解效果突出，去除速度快而且持久，本发明提供的方法重复性好，产品稳定性高，且制备过程中无废水废气产生，符合环保要求。
具体实施方式
实施例1
一种用于室内的甲醛去除剂，其质量配比如下：钛酸四乙酯3份、聚乙烯吡咯烷酮5份、无水乙醇20份、纳米二氧化硅1份、多孔颗粒7份、稳定剂1份、分散剂2份、乙酰乙酸甲酯3份、去离子水20份。
所述聚乙烯吡咯烷酮采用K-90型号的聚乙烯吡咯烷酮。
纳米二氧化硅的粒径为10nm。
多孔颗粒采用纳米级碳化硅材料，所述多孔颗粒的粒径为200nm。
稳定剂采用乙酰丙酮。
分散剂采用对羧甲基纤维素钠。
所述甲醛去除剂的制备方法如下：
步骤1，将钛酸四乙酯加入反应釜中，加入无水乙醇进行溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散至完全溶解，得到混合液；
步骤2，将混合液进行密封加压反应3h，自然冷却后减压蒸馏30min，得到浓缩胶液；
步骤3，将稳定剂加入至浓缩胶液中，机械搅拌均匀后得到溶胶液；
步骤4，将分散剂与乙酰乙酸甲酯密封溶解至去离子水中，直至完全溶解，然后加入纳米二氧化硅与多孔颗粒，超声搅拌至形成稳定悬浊液；
步骤5，将稳定悬浊液缓慢加入至溶胶液中，并搅拌均匀，得到稳定均匀的复配液；
步骤6，将复配液在光照体系下进行加压密封反应2h，冷却后得到甲醛去除剂。
步骤1中的超声频率为1.5kHz，超声时间为10min。
步骤2中的密封加压反应的温度为50℃，所述压力为0.8MPa，所述减压蒸馏温度为70℃，减压蒸馏压力为大气压的60％，所述减压蒸馏后的体积是原来体积的10％。
步骤4中的超声搅拌频率为5kHz，所述超声时间为30min。
步骤5中的缓慢加入速度为3mL/min，所述搅拌速度为1000r/min。
步骤6中的光照强度为2mW/cm2，密封加压反应的温度为100℃，压力为2MPa。
实施例2
一种用于室内的甲醛去除剂，其质量配比如下：钛酸四乙酯5份、聚乙烯吡咯烷酮8份、无水乙醇25份、纳米二氧化硅3份、多孔颗粒10份、稳定剂3份、分散剂4份、乙酰乙酸甲酯7份、去离子水30份。
所述聚乙烯吡咯烷酮采用K-90型号的聚乙烯吡咯烷酮。
纳米二氧化硅的粒径为100nm。
多孔颗粒采用纳米级碳化硅材料，所述多孔颗粒的粒径为500nm。
稳定剂采用乙酰丙酮。
分散剂采用聚乙烯醇。
所述甲醛去除剂的制备方法如下：
步骤1，将钛酸四乙酯加入反应釜中，加入无水乙醇进行溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散至完全溶解，得到混合液；
步骤2，将混合液进行密封加压反应5h，自然冷却后减压蒸馏60min，得到浓缩胶液；
步骤3，将稳定剂加入至浓缩胶液中，机械搅拌均匀后得到溶胶液；
步骤4，将分散剂与乙酰乙酸甲酯密封溶解至去离子水中，直至完全溶解，然后加入纳米二氧化硅与多孔颗粒，超声搅拌至形成稳定悬浊液；
步骤5，将稳定悬浊液缓慢加入至溶胶液中，并搅拌均匀，得到稳定均匀的复配液；
步骤6，将复配液在光照体系下进行加压密封反应4h，冷却后得到甲醛去除剂。
步骤1中的超声频率为2.5kHz，超声时间为20min。
步骤2中的密封加压反应的温度为60℃，所述压力为1.6MPa，所述减压蒸馏温度为80℃，减压蒸馏压力为大气压的80％，所述减压蒸馏后的体积是原来体积的15％。
步骤4中的超声搅拌频率为10kHz，所述超声时间为45min。
步骤5中的缓慢加入速度为5mL/min，所述搅拌速度为1500r/min。
步骤6中的光照强度为5mW/cm2，密封加压反应的温度为150℃，压力为4MPa。
实施例3
一种用于室内的甲醛去除剂，其质量配比如下：钛酸四乙酯4份、聚乙烯吡咯烷酮7份、无水乙醇22份、纳米二氧化硅2份、多孔颗粒8份、稳定剂2份、分散剂2份、乙酰乙酸甲酯5份、去离子水28份。
所述聚乙烯吡咯烷酮采用K-90型号的聚乙烯吡咯烷酮。
纳米二氧化硅的粒径为20nm。
多孔颗粒采用纳米级碳化硅材料，所述多孔颗粒的粒径为300nm。
稳定剂采用乙酰丙酮。
分散剂采用对羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇；所述对羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇的比例为3:5。
所述甲醛去除剂的制备方法如下：
步骤1，将钛酸四乙酯加入反应釜中，加入无水乙醇进行溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散至完全溶解，得到混合液；
步骤2，将混合液进行密封加压反应4h，自然冷却后减压蒸馏40min，得到浓缩胶液；
步骤3，将稳定剂加入至浓缩胶液中，机械搅拌均匀后得到溶胶液；
步骤4，将分散剂与乙酰乙酸甲酯密封溶解至去离子水中，直至完全溶解，然后加入纳米二氧化硅与多孔颗粒，超声搅拌至形成稳定悬浊液；
步骤5，将稳定悬浊液缓慢加入至溶胶液中，并搅拌均匀，得到稳定均匀的复配液；
步骤6，将复配液在光照体系下进行加压密封反应3h，冷却后得到甲醛去除剂。
步骤1中的超声频率为2.0kHz，超声时间为15min。
步骤2中的密封加压反应的温度为55℃，所述压力为1.2MPa，所述减压蒸馏温度为75℃，减压蒸馏压力为大气压的70％，所述减压蒸馏后的体积是原来体积的13％。
步骤4中的超声搅拌频率为8kHz，所述超声时间为40min。
步骤5中的缓慢加入速度为4mL/min，所述搅拌速度为1200r/min。
步骤6中的光照强度为4mW/cm2，密封加压反应的温度为120℃，压力为3MPa。
实施例4
试剂：实施例1制备的甲醛去除剂100g作为实施例、市售除甲醛剂作为对比例，氢氧化钠；乙酰丙酮。
在甲醛反应器内制备浓度为1μg/L左右的甲醛气体，光源为可见光，控制气体流速0.2L/min，每隔1h取样一次，取样流速0.2L/min。NaOH第一洗瓶吸收气仓内空气组分中的CO2，NaOH第二洗瓶吸收反应生成的CO2，甲醛气体吸收物质承载器分二次实验，分别承载实施例1制备的甲醛去除剂、市售除甲醛剂，用滴定法检测CO2的浓度，换算出甲醛的去除量；计算甲醛去除率，去除速率，去除时间为5h。
去除率D＝甲醛去除量/甲醛初始量×100％
如表1所示：
| 实施例1 | 对比例 | |
| 甲醛去除率％ | 28.12 | 20.31 |
| 甲醛去除效果mg/h | 3.52 | 2.87 |
从表1可以看出，采用本发明提供的去除剂可以显著的提高甲醛的去除率和去除速率，见效快，效果好。
实施例5
新装修的某客房，使用面积为20m2，甲醛的浓度为0.68mg/m3，在该客房内多处放置本实施例1的甲醛去除剂10瓶，每瓶10g，经过一周的使用后，在相同的条件下复检该客房的甲醛浓度为0.08mg/m3，符合国标要求。
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：其质量配比如下：钛酸四乙酯3-5份、聚乙烯吡咯烷酮5-8份、无水乙醇20-25份、纳米二氧化硅1-3份、多孔颗粒7-10份、稳定剂1-3份、分散剂2-4份、乙酰乙酸甲酯3-7份、去离子水20-30份；所述聚乙烯吡咯烷酮采用K-90型号的聚乙烯吡咯烷酮；纳米二氧化硅的粒径为10-100nm；多孔颗粒采用纳米级碳化硅材料，所述多孔颗粒的粒径为200-500nm；稳定剂采用乙酰丙酮。
2.根据权利要求1所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：分散剂采用对羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：所述对羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇的比例为3:5。
4.根据权利要求1所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：所述甲醛去除剂的制备方法如下：
步骤1，将钛酸四乙酯加入反应釜中，加入无水乙醇进行溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，超声分散至完全溶解，得到混合液；
步骤2，将混合液进行密封加压反应3-5h，自然冷却后减压蒸馏30-60min，得到浓缩胶液；
步骤3，将稳定剂加入至浓缩胶液中，机械搅拌均匀后得到溶胶液；
步骤4，将分散剂与乙酰乙酸甲酯密封溶解至去离子水中，直至完全溶解，然后加入纳米二氧化硅与多孔颗粒，超声搅拌至形成稳定悬浊液；
步骤5，将稳定悬浊液缓慢加入至溶胶液中，并搅拌均匀，得到稳定均匀的复配液；
步骤6，将复配液在光照体系下进行加压密封反应2-4h，冷却后得到甲醛去除剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：所述步骤1中的超声频率为1.5-2.5kHz，超声时间为10-20min。
6.根据权利要求4所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：步骤2中的密封加压反应的温度为50-60℃，所述压力为0.8-1.6MPa，所述减压蒸馏温度为70-80℃，减压蒸馏压力为大气压的60-80％，所述减压蒸馏后的体积是原来体积的10-15％。
7.根据权利要求4所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：步骤4中的超声搅拌频率为5-10kHz，所述超声时间为30-45min。
8.根据权利要求4所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：步骤5中的缓慢加入速度为3-5mL/min，所述搅拌速度为1000-1500r/min。
9.根据权利要求4所述的一种用于室内的甲醛去除剂，其特征在于：步骤6中的光照强度为2-5mW/cm2，密封加压反应的温度为100-150℃，压力为2-4MPa。
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