CN107456841A - 一种甲醛捕捉剂及包含该捕捉剂的空气净化试剂盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种甲醛捕捉剂及包含该捕捉剂的空气净化试剂盒，属于空气净化领域，采用的技术方案是：一种甲醛捕捉剂，所述甲醛捕捉剂中包括以下质量百分比的成分：环糊精0.1‑10%、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒0.1‑10%、有机胺0.1‑20%和无机铵盐1‑20%，余量为水。空气净化试剂盒中包括上述任一所述的甲醛捕捉剂。有益效果是：本发明所提供的甲醛捕捉剂及空气净化试剂盒短时间即可实现高效捕捉，空气净化效果好，有利于室内环境和人类健康；制备方法简单、成本低，易于大规模工业生产，经济效益和社会效益高。

Description

一种甲醛捕捉剂及包含该捕捉剂的空气净化试剂盒

技术领域

本发明属于材料和空气净化领域，具体涉及一种甲醛捕捉剂及包含该捕捉剂的空气净化试剂盒。

背景技术

胶合板、刨花板、MDF( 中密度纤维板) 等木质材料及其制成的家具、建材中，往往含有大量甲醛系胶粘剂，随着房屋的气密性变高，甲醛系胶粘剂会从上述家具、建材等中释放出来，近年来，由甲醛引起的病态楼宇综合症等健康损害凸显，引起眼睛与呼吸道极度不适外，甲醛也会引起许多疾病，如呼吸道疾病、妇女月经不调、新生儿畸形、急性精神抑郁症，甚至引起呼吸道、皮肤、消化道癌症等，且甲醛已被世界卫生组织公认为致癌及致畸的物质，然而，由于甲醛成本低廉且制造容易，目前仍在各种建筑、装修及装饰材料之中广泛使用，目前，为降低空气环境中甲醛含量，各种甲醛捕捉剂频频出现，然而，现有的捕捉剂仍存在以下较多不足，如甲醛捕捉率低、成分复杂、成本高等，因此，研究开发捕捉效率高、成本低、适于大规模广泛应用的甲醛捕捉剂是环境净化和人类健康领域急需解决的重要难题。

发明内容

为解决现有的甲醛捕捉剂捕捉率低、成分复杂、成本高的技术问题，本发明提供一种甲醛捕捉剂及包含该捕捉剂的空气净化试剂盒，通过优化组分并科学合理优化组分配比，大大提高了甲醛捕捉效率和空气净化效率，大大缩短了净化所需时间，提高了净化效率。

本发明采用的技术方案是：一种甲醛捕捉剂，所述甲醛捕捉剂中包括以下质量百分比的成分：环糊精0.1-10%、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒0.1-10%、有机胺0.1-20%和无机铵盐1-20%，余量为水。

优选的，所述甲醛捕捉剂中包括以下质量百分比的成分：环糊精0.1-3%、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒0.1-10%、乙烯脲或三乙烯四胺0.1-20%、无机铵盐1-20%，余量为水。

优选的，所述甲醛捕捉剂的pH为6.5-8.5，所述无机铵盐为硫酸铵或由磷酸二氢铵和磷酸氢二铵以质量比1:1~1:3组成的混合物。

优选的，所述活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒的孔径不大于3nm。

更优选的，所述二氧化硅纳米颗粒为氨基改性的纳米二氧化硅。

本发明还提供一种空气净化试剂盒，所述空气净化试剂盒中包括上述任一所述的甲醛捕捉剂。

进一步的，所述试剂盒中还包括封闭剂，封闭剂中包括以下质量百分比的成分：胺基化合物0.1-20%、成膜剂0.05-10%和冰乙酸0-10%，余量为水。

优选的，所述胺基化合物为壳聚糖、壳聚糖衍生物、三乙烯四胺、二乙烯三胺、二乙胺、碳酸肼、氨基酸和/或乙烯脲，所述成膜剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。

优选的，所述封闭剂pH为5-7，包括以下质量百分比的成分：壳聚糖和/或其衍生物0.1-20%、甲基纤维素0.05-5%和冰乙酸0.1-10%，余量为水。

更进一步的，所述试剂盒中还包括光催化剂，所述光催化剂包括纳米二氧化钛或负载铜/铂/钯的二氧化钛。

上述技术方案中，所述的甲醛捕捉剂中的功能性成分包括环糊精、活性炭或多孔二氧化硅、有机胺和无机铵盐，制作方法为以水为溶剂，依次加入环糊精、活性炭或多孔二氧化硅、有机胺和无机铵盐，搅拌30-90min成均匀的溶液即得。成分含量以质量百分比计，环糊精0.1-10%、活性炭颗粒0.1-10%和/或多孔二氧化硅颗粒0.1-10%、有机胺0.1-20%和无机铵盐1-20%，余量为水。活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒具有高效吸附作用，将室内甲醛集中吸附到捕捉剂内，加快甲醛与环糊精、有机胺、无机铵接触。环糊精分子具有疏水性中空圆筒立体环状结构，常规有α、β和γ三种环糊精，本发明中优先选用β-环糊精，β-环糊精的空腔大小0.262nm，可嵌入多种有机化合物，形成包接复合物，借助活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒高效吸附周围环境中的甲醛分子，促进有机胺和无机铵盐与甲醛分子快速反应，实现高效捕捉，同时避免了活性炭或多孔二氧化硅颗粒的吸附饱和，延长了使用寿命；同时对于分子较大的苯、二甲苯等VOC的消除，活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒具有多孔结构，本发明中优选纳米颗粒，更优选具有孔径3nm以下，尤其是2nm以下介孔结构的颗粒，一方面多孔结构有利于污染性有机分子的吸附及进一步捕捉反应，另一方面，多孔结构的存在，同时为有机胺及无机铵盐与甲醛的反应提供了无数的、微小反应腔，更是大大提高了甲醛和苯、二甲苯等VOC的捕捉效率；有机胺与无机铵盐的科学配比使得捕捉反应高效正向反应，无机铵与甲醛的反应为可逆反应，产物中含有H⁺，随H⁺的增多，会使反应速率逐渐减慢。而有机胺为碱性，在与甲醛反应的同时，能中和掉体系内逐渐增多的H⁺，从而促进无机铵与甲醛的反应正向进行。有机胺、无机铵盐及环糊精、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒的科学配比，一方面精确控制了整体捕捉剂体系的pH，提高了使用中的安全性，一方面控制了反应的效率和方向，同时克服了由于吸附饱和造成的降甲醛效果差，更克服了由于浓度梯度差造成胺对甲醛的固定效率低的缺点。

本发明的有益效果是：本发明所提供的甲醛捕捉剂及空气净化试剂盒短时间即可实现高效捕捉，空气净化效果好，有利于室内环境和人类健康；制备方法简单、成本低，易于大规模工业生产，经济效益和社会效益高。

附图说明

图1为使用本发明捕捉剂及对比例捕捉剂对室内空气净化的时间-甲醛去除率数据图。

具体实施方式

为更好的说明和理解本发明，以下以具体实施例详细说明本发明的组成及效果，但不以任何形式限制本发明。本发明捕捉剂的组成示例见下表1，同时设置了相应的对比例，其中，所涉及的试剂如无特殊说明均可从商业途径获得。

表1 捕捉剂组成示例

按照QB/T 2761-2006《室内空气净化产品净化效果测定方法》测试在密闭空间内本发明捕捉剂及对比例中的捕捉剂的甲醛去除率，实验方法如下：分别设置实验组和空白对照组，其中空白对照组的实验舱中不放入捕捉剂。在捕捉24h后对试验舱中的捕捉剂升温至50-60摄氏度并维持2h，测实验舱中甲醛浓度及此时的甲醛去除率。

甲醛去除率计算方法如下：空白组甲醛浓度为n₀，实验组甲醛浓度为n₁，(1-n₁/n₀)×100%即为甲醛去除率。

并作时间-甲醛去除率数据图表，见表1及图1，通过图表数据可见，对比例1仅依靠环糊精及活性炭或二氧化硅的吸附以降低空间内的甲醛，但甲醛去除率有限，升温后解吸，甲醛浓度回升，可见降甲醛效果不稳定，存在二次污染；对比例2，3中，依靠有机胺与无机铵盐配合降低甲醛浓度，但是除甲醛速率慢，且趋于平衡时，甲醛剩余的仍较高；对比例4，5中，以环糊精配合有机胺或无机铵盐，缺点是反应速率较慢且甲醛去除率低；而实施例1-6的数据显示本发明提供的甲醛捕捉剂对甲醛去除速度快，去除率高，明显可见，当环糊精、活性炭或二氧化硅、有机铵及无机铵盐配合时，甲醛去除速率及最终的甲醛去除率都是最高的，且无二次污染。

本发明通过优化组分并科学合理优化组分配比，借助活性炭或多孔二氧化硅颗粒对甲醛极强的吸附作用，能够快速将室内甲醛集中吸附到捕捉剂内，加快甲醛与环糊精、有机胺、无机铵接触。环糊精分子的疏水性中空圆筒立体环状结构可嵌入各种有机化合物，形成包接复合物，从而除去甲醛。有机胺、无机胺与甲醛发生化学反应，快速除去甲醛，避免了活性炭或多孔二氧化硅颗粒的吸附饱和，延长了使用寿命。无机铵与有机胺同甲醛的反应配合促进快速、正向反应，最大限度的降低室内甲醛含量。

作为本发明捕捉剂的一个重要影响因素，所述甲醛捕捉剂的pH为6.5-8.5，对使用人员几乎无腐蚀性，使用过程安全，不损伤家具。

作为优选的，所述活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒的孔径不大于3nm，一方面多孔结构有利于污染性有机分子的吸附及进一步捕捉反应，另一方面，多孔的存在，为有机胺及无机铵盐与甲醛的反应提供了无数的、微小反应腔，更是大大提高了甲醛和苯、二甲苯等VOC的捕捉效率；粒径过大或过小则易导致吸附效率有所降低。

多孔二氧化硅颗粒选用氨基改性的纳米二氧化硅，纳米二氧化硅具有极大的比表面积，尤其是介孔二氧化硅纳米颗粒，对甲醛有非常强的吸附能力。但一般制得的纳米二氧化硅颗粒表面往往存在大量的羟基，使得其极易发生团聚，从而影响了实际应用效果。通过氨基改性，向分散液中加入硅烷偶联剂，其硅氧基能与纳米二氧化硅表面的羟基发生接枝反应，使表面羟基数目大量减少，从而阻止纳米二氧化硅的团聚，增强纳米二氧化硅的作用效果。

本发明还提供一种包含上述任一所述的甲醛捕捉剂的空气净化试剂盒，用于快速、彻底的净化空气，所述的试剂盒中可以包括封闭剂和/或光催化剂，其中，封闭剂可以通过市售购买获得；本发明同时提供了优选的封闭剂，包括以下质量百分比的产品，以封闭剂总质量为100%计，胺基化合物0.1-20%、成膜剂0.05-10%和冰乙酸0-10%，余量为水。其中胺基化合物为壳聚糖、壳聚糖衍生物、三乙烯四胺、二乙烯三胺、二乙胺、碳酸肼、氨基酸和/或乙烯脲；成膜剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。

所述的封闭剂为水溶胶，可采用常规喷、涂工艺施加于家装、家具等污染源表面，能铺展形成致密、均匀的薄膜，从而阻止甲醛及苯类、醛类等各种VOC从污染源中再释放出来，实现封闭作用，根本的、彻底的净化室内空气。上述封闭剂首先配方组分绿色天然、安全、无污染，使用过程对家具及其它污染源、使用人员无腐蚀，是一种绿色化学产品；第二，胺基化合物易于在家具表面形成薄膜，更能借助其分子中的氨基，与有害气体甲醛产生反应从而除去甲醛。成膜剂能在污染源表面形成一层致密膜，对污染源表面封闭，防止有害气体分子溢出。进一步科学配比成膜剂与胺基化合物的比例，保证封闭剂具有良好的铺展性能和粘度，使成膜透明、坚韧，从而保证封闭效果。冰乙酸无毒，酸性弱，对人体和家具损害小，因此可选用冰乙酸调节pH值促进整个体系的溶解度、均匀度，保证封闭剂的细腻、均匀及流动成膜性。本发明中综合考虑成膜性、铺展性、膜的致密性及对界面甲醛等有害分子的吸收封闭效果，科学配比与胺基化合物、成膜剂含量及与冰乙酸的配比含量，使得封闭剂体系既能均匀成膜，很好的铺展在污染源表面，又能有效阻止污染性分子逃出界面进入外部空间，实现封闭作用，且还能与界面的游离甲醛反应，进一步避免了甲醛的逃逸，多管齐下有效保证了良好的封闭效果。上述封闭剂的制备方法如下：首先按照预设定质量百分比量取胺基化合物0.1-20%、成膜剂0.05-10%和冰乙酸0-10%，余量为水，备用，然后分别配制壳胺基化合物的分散液和由成膜剂与冰乙酸形成的预混液，其中胺基化合物的分散液是以所用溶剂水总质量的1/5-2/3溶解所量取的胺基化合物，并搅拌10-50min形成，实际优选搅拌20-30min，即可使胺基化合物分散均匀；预混液的配制方法是以其余水溶解成膜剂，搅拌10-50min，实际优选搅拌20-30min后再加入冰乙酸，再次搅拌1-5min至均匀，搅拌促进了成膜剂的溶解，并使溶液均匀，体系呈弱酸性；最后将上述胺基化合物的分散液倒入配制的预混液中，搅拌20-40min，即得到封闭剂。

优选封闭剂pH为5-7，包括以下质量百分比的成分：壳聚糖和/或其衍生物0.1-20%、甲基纤维素0.05-5%和冰乙酸0.1-10%，余量为水。壳聚糖和/或其衍生物一方面具有良好的成膜性，易于在家具表面形成薄膜；另一方面还能借助其分子中的氨基，能与有害气体甲醛产生反应从而除去甲醛，进一步的借助其强大的吸附功能牢固的锁定甲醛及各种VOC，避免甲醛等污染性分子释放到空气中；还具有良好的抑菌性能，防止了涂覆后家具内部细菌的滋生。甲基纤维素具有良好的铺展性能，且可以提高体系的粘度，增加成膜的致密性，成膜透明、坚韧，封闭效果好。科学配比壳聚糖和/或其衍生物与甲基纤维素含量及与冰乙酸的配比含量，并以冰乙酸调节pH从而溶解壳聚糖和/或其衍生物，使得封闭剂体系均匀、细腻、无颗粒沉淀等，使用方便、铺展性能良好、粘度及铺展后膜致密性恰合适，既能均匀成膜，很好的铺展在污染源表面，又能有效阻止污染性分子逃出界面进入外部空间，实现封闭作用。表2给出了封闭剂的组成示例。

表2 封闭剂的组成示例（质量百分比）

光催化剂可以选用纳米二氧化钛或负载铜/铂/钯的二氧化钛等，优选可见光激发的改性二氧化钛纳米光触媒。

在进行空气净化施工时，可以直接将捕捉剂喷涂于释放源表面，对甲醛等气体污染物进行高效捕捉固定；对于甲醛等气体污染物含量高的释放源，可以先将封闭剂喷涂于释放源表面进行封闭、隔离释放源，喷涂量以均匀覆盖且不产生流挂为宜，喷涂三道，前道表干后喷涂后道，再将捕捉剂喷涂于封闭剂表面，对意外逃逸的甲醛等气体污染物进行捕捉固定；亦可先将封闭剂喷涂于释放源表面，再将捕捉剂喷涂于封闭剂表面用于捕捉固定，最后喷涂一层光催化剂，进一步将逃逸的分子降解，从而达到完全、彻底的净化空气。更优选的是，先将封闭剂喷涂于释放源表面以封闭、阻止污染源的释放，再将光催化剂喷涂于封闭剂表面用于对逃逸分子进行降级，最后喷涂捕捉剂捕捉固定少量的意外逃逸的污染分子，经实验对于100平米的居室，建议使用封闭剂3-5L，捕捉剂3-5L，光触媒2-3L即可长期保持室内空气安全，本发明所提供的甲醛捕捉剂及空气净化试剂盒对室内空气净化效率高，净化彻底。

Claims (10)

1.一种甲醛捕捉剂，其特征在于，所述甲醛捕捉剂中包括以下质量百分比的成分：环糊精0.1-10%、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒0.1-10%、有机胺0.1-20%和无机铵盐1-20%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种甲醛捕捉剂，其特征在于，所述甲醛捕捉剂中包括以下质量百分比的成分：环糊精0.1-3%、活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒0.1-10%、乙烯脲或三乙烯四胺0.1-20%、无机铵盐1-20%，余量为水。

3.根据权利要求2所述的一种甲醛捕捉剂，其特征在于，所述甲醛捕捉剂的pH为6.5-8.5，所述无机铵盐为硫酸铵或由磷酸二氢铵和磷酸氢二铵以质量比1:1~1:3组成的混合物。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种甲醛捕捉剂，其特征在于，所述活性炭颗粒和/或多孔二氧化硅颗粒的孔径不大于3nm。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种甲醛捕捉剂，其特征在于，所述多孔二氧化硅颗粒为氨基改性的纳米二氧化硅。

6.一种空气净化试剂盒，其特征在于，所述空气净化试剂盒中包括权利要求1-3任一所述的甲醛捕捉剂。

7.根据权利要求6所述的空气净化试剂盒，其特征在于，所述试剂盒中还包括封闭剂，所述封闭剂中包括以下质量百分比的成分：胺基化合物0.1-20%、成膜剂0.05-10%和冰乙酸0-10%，余量为水。

8.根据权利要求6所述的空气净化试剂盒，其特征在于，所述胺基化合物为壳聚糖、壳聚糖衍生物、三乙烯四胺、二乙烯三胺、二乙胺、碳酸肼、氨基酸和/或乙烯脲，所述成膜剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。

9.根据权利要求6所述的空气净化试剂盒，其特征在于，所述封闭剂pH为5-7，包括以下质量百分比的成分：壳聚糖和/或其衍生物0.1-20%、甲基纤维素0.05-5%和冰乙酸0.1-10%，余量为水。

10.根据权利要求6或7所述的空气净化试剂盒，其特征在于，所述试剂盒中还包括光催化剂，所述光催化剂包括纳米二氧化钛或负载铜/铂/钯的二氧化钛。