CN107648980B - 一种环境净化剂及治理环境的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环境(包括流水和空气)净化剂及净化环境的方法和应用，环境净化剂包括下述原料制成：活性硅或含活性硅的水溶液，所述活性硅为原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸及其盐中一种或多种的混合物。本发明的环境净化剂，添加活性硅成分，能有效去除环境中的带负电荷的自由基、调控活性氧、治理雾霾、甲醛、重金属离子等污染物，降低二氧化碳气体浓度，效率高、时间短、见效快、绿色自然无二次污染，本发明在治理环境的应用操作简单，只需将环境净化剂释入需要净化的水域搅动，或者通过雾化装置喷洒到需要净化的目标空域，或者将污染性气体通入环境净化剂形成的水幕、水帘、水雾中即能实现环境净化效果，适合大面积使用和推广。

Description

一种环境净化剂及治理环境的方法
技术领域
本发明涉及一种环境净化剂和使用该环境净化剂清除环境中带负电荷的自由基、调控活性氧、治理雾霾、捕捉二氧化碳气体分子、甲醛、重金属离子的方法。
背景技术
雾霾是漂浮于大气中的PM2.5等微粒、粉尘、气溶胶等粒子，在一定的湿度、温度等天气条件相对稳定状态下产生的天气现象。雾霾灾害，是大气长期污染造成的结果。具体来讲，雾霾是雾和霾的混合物，霾的核心物质是悬浮在空气中的烟、灰尘等物质，空气相对湿度低于80％，颜色发黄。虽然PM 2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对于空气质量和能见度等有重要的影响，与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易吸附有毒、有害物质，且在大气中停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大，当PM2.5与雾结合就会变成雾霾，由于PM 2.5能直接进入并黏附在人体下呼吸道和肺叶中，对人体健康有害，尤其是在室内环境中，空气流动不好，加之室内吸烟，室内带口罩不方便等原因，使人更加容易对雾霾疏忽，而形成严重的健康隐患。随着工业化发展，空气质量每况愈下，每年中国有约100万人因为雾霾提前死亡。然而目前，对于大面积雾霾，仍没有很好的解决办法。
本发明在环境净化剂中添加活性硅，所述活性硅可以是原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸、原硅酸盐、偏硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐等，但不限于上述组分，含有活性硅的水雾可以有效结合带负电荷的原子、分子或者基团、调控活性氧、粘结雾霾、捕捉二氧化碳气体分子和重金属离子，并将其沉降下来，有效去除环境中的带负电荷的自由基、调控活性氧、治理雾霾、甲醛、重金属离子等污染物，降低二氧化碳气体浓度，去除污染物效率高、去除时间短、见效快，达到净化环境的目的。另外本发明的环境净化剂中还含有天然植物萃取精油、合成香料等功能组分，提高了环境净化剂的健康效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有环境净化剂雾霾清除效果差、耗时长、见效慢的问题。
本发明提供了一种环境净化剂和去除环境中的带负电荷的自由基、调控活性氧、治理雾霾、甲醛、重金属离子、捕捉二氧化碳气体分子、降低二氧化碳气体浓度的方法。本发明采用如下技术方案：
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
活性硅或含活性硅的水溶液，所述活性硅为原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸、原硅酸盐、偏硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物。
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
活性硅或含活性硅的水溶液、植物精油或合成香料，所述活性硅为原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸、原硅酸盐、偏硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物。
优选地，所述活性硅为偏硅酸钠。
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、水，所述活性硅为原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸、原硅酸盐、偏硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物。
优选地，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下，所述份均为重量份：将5-50份活性硅加入到100-2000份水中，在温度为30-180℃、压力为1-6个标准大气压的条件下，以20-500转/分钟的转速搅拌1-3小时，得到含活性硅的水溶液，所述活性硅为偏硅酸盐、原硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物；所述植物精油为茉莉花精油、玫瑰精油、梅花精油、荷花精油、菊花精油、香木精油、肉桂精油、鸢尾根精油、乳香精油、安息香精油、苏合香精油、白檀精油、丁香精油、岩兰精油、沉香精油、贝香精油、甘松精油、泡香精油、桧木精油、柏木精油、薄荷精油、薰衣草精油、郁金香精油中的一种或多种的混合物。
优选地，所述精油为玫瑰精油。
优选地，所述环境净化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000-100000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为1-25000ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01-10％的植物精油，混合均匀，得到环境净化剂。
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、油菜秸秆基吸水树脂、助剂、水，所述活性硅为原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸、原硅酸盐、偏硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物；所述助剂为葡萄糖和/或丙三醇。
优选地，所述助剂为丙三醇和葡萄糖按质量比为1:3的混合物。
优选地，所述的环境净化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000-100000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为1-25000ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01-10％的植物精油、质量为稀释液质量0.01-10％的油菜秸秆基吸水树脂、质量为稀释液质量0.01-1％的助剂，混合均匀，得到环境净化剂。
优选地，所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过20-100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0-30g油菜秸秆粉，加入150-450g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55-75℃、以200-500转/分钟的转速搅拌2-5h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000-10000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300-600g水冲洗沉淀表面后将沉淀在30-60℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65-150mL水中，以200-500转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75-85℃时加入31-62mL冰醋酸、15-45g质量浓度为15g/L的次氯酸钠水溶液，在75-85℃、以200-500转/分钟的转速搅拌60-120min，然后以3000-10000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80-240g水、30-80g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40-60℃真空干燥3小时；
(2)制备油菜秸秆基吸水树脂：取预处理后的油菜秸秆粉，加入引发剂引发10-18分钟，再加入中和度为55-85％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3-5分钟，加入交联剂，然后加热至35-65℃，在35-65℃保持3.5-5.5小时，将产物取出在65-85℃干燥12-24小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，预处理后的油菜秸秆粉、中和度55％-85％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:(7-9):(1-3)，引发剂的质量为中和度55％-85％的丙烯酸质量的0.6-1.2％，交联剂的质量为中和度55％-85％的丙烯酸质量的0.3-1.2％；所述中和度55％-85％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为(12-15):3:(1-5)的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
进一步优选地，预处理后的油菜秸秆粉、中和度55％-85％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2。
优选地，所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过20-100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0-30g油菜秸秆粉加入150-450g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55-75℃、以200-500转/分钟的转速搅拌2-5h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000-10000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300-600g水冲洗沉淀表面后将沉淀在30-60℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65-150mL水中，以200-500转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75-85℃时加入31-62mL冰醋酸、15-45g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75-85℃、以200-500转/分钟的转速搅拌60-120min，然后以3000-10000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80-240g水、30-80g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40-60℃真空干燥3小时；
(2)制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5-10g，加入40-65g尿素、200-400mLN,N-二甲基甲酰胺、3-12g改性剂、30-90g水，在115-135℃油浴条件下、以150-450转/分钟的转速搅拌2-6h，然后过200-300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40-60℃真空干燥6-18h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为氨基乙酸、柠檬酸、酒石酸中的一种；
(3)制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发10-18分钟，再加入中和度为55-85％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3-5分钟，加入交联剂，然后加热至35-65℃，在35-65℃保持3.5-5.5小时，将产物取出在65-85℃干燥12-24小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，改性的油菜秸秆粉、中和度55％-85％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:(7-9):(1-3)，引发剂的质量为中和度55％-85％的丙烯酸质量的0.6-1.2％，交联剂的质量为中和度55％-85％的丙烯酸质量的0.3-1.2％；所述中和度55％-85％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为(12-15):3:(1-5)的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
进一步优选地，改性的油菜秸秆粉、中和度55％-85％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2。
进一步优选地，所述改性剂为酒石酸。
本发明还提供所述的环境净化剂在清除环境中带负电荷的自由基、调控活性氧、捕捉二氧化碳气体分子、治理雾霾、甲醛、重金属离子、改良土壤中的应用。
优选地，本发明还提供所述的环境净化剂在治理雾霾、捕捉甲醛中的应用。
优选地，将上述环境净化剂通过雾化装置喷洒到需要净化的目标区域，或者将污染性气体通入用上述环境净化剂形成的水幕、水帘、水雾中。
本发明的环境净化剂及治理雾霾、捕捉二氧化碳气体分子的方法，添加活性硅成分，能有效去除环境中的带负电荷的自由基、调控活性氧、治理雾霾、甲醛、重金属离子等污染物，降低二氧化碳气体浓度，去除污染物效率高、去除时间短、绿色无二次污染、见效快，本发明治理环境的方法操作简单，只需将环境净化剂释入需要净化的水域搅动，或者通过雾化装置喷洒到需要净化的目标空域，或者将污染性气体通入环境净化剂形成的水幕、水帘、水雾中即能实现去雾霾等净化效果，适合大面积使用和推广。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用主要原料及仪器如下：
偏硅酸钠，CAS号：6834-92-0。
玫瑰精油，蔷薇科蔷薇属植物玫瑰(拉丁学名：Rosa rugosa Thunb.)通过水蒸气蒸馏法得到的精油，可以从市场购买得到，也可以自己制备得到。本发明中使用的玫瑰精油是按照申请号为201410168378.2的发明专利实施例1的方法制备得到玫瑰精油。
油菜秸秆，十字花科、芸薹属植物油菜(拉丁学名：Brassica napus L.)的秸秆，具体使用品种为白菜型油菜(拉丁学名：Brassica rapa(campestris)L.)的新鲜秸秆。
葡萄糖，CAS号：50-99-7。
丙三醇，CAS号：56-81-5。
NaOH，CAS号：1310-73-2。
冰醋酸，CAS号：64-19-7。
次氯酸钠，CAS号：7681-52-9。
KOH，CAS号：1310-58-3。
丙酮，CAS号：67-64-1。
尿素，CAS号：57-13-6。
N,N-二甲基甲酰胺，CAS号：68-12-2。
氨基乙酸，CAS号：56-40-6。
酒石酸，CAS号：526-83-0。
柠檬酸，CAS号：77-92-9。
丙烯酸，CAS号：79-10-7。
聚乙烯醇，英文简称PVA，平均聚合度2400-2500，分子量118000-124000。购买自河北省任丘市鹏宇化工有限公司，型号2488。
过硫酸钾，CAS号：7727-21-1。
硝酸铈铵，CAS号：16774-21-3。
亚硫酸钠，CAS号：7757-83-7。
N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，CAS号：110-26-9。
下述实施例中，所用测试方法及主要仪器如下：
雾霾沉降实验：自制体积为1m×1m×2m的雾霾沉降实验箱，盐雾沉降实验箱表面有玻璃视窗，便于观察实验箱内情况。经香烟燃烧试验测定，完全燃烧一只含有0.75g烟丝的香烟，产生PM2.5的质量为烟丝重量的4.5-4.8％，产生PM10的质量为烟丝质量的10-10.5％。依据上述测试结果，在雾霾沉降试验箱内放入0.035g烟丝，点燃烟丝使其完全燃烧后，经手持空气检测仪检测其PM2.5浓度C1，然后将环境净化剂用直径为0.5mm的喷嘴、6MPa压力喷雾，喷雾量为25mL/m3，喷雾10分钟后，经手持空气检测仪检测箱内PM2.5浓度C2，计算雾霾去除率。雾霾去除率＝(C2-C1)/C1×100％。测试结果取5次实验的平均值。
甲醛去除率测试：测试在体积为1m×1m×0.5m的实验舱中进行，测试过程中控制实验舱内的温度为20℃，相对湿度为48％，向工作舱内通入甲醛，并开启工作舱内的风扇，使工作舱空间内各处甲醛浓度均为12mg/cm3，关闭风扇，然后将环境净化剂用直径为0.5mm的喷嘴、6MPa压力喷雾，喷雾量为25mL/m3，喷雾完成后密闭工作舱，24小时后根据GB/T18883-2002检测工作舱内甲醛浓度C3，计算甲醛去除率，甲醛去除率＝(C3-12)/12×100％。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，如无特殊说明，所采用的份数均为重量份数。
实施例1
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、水。
所述活性硅为偏硅酸钠，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下：将20份偏硅酸钠加入到100份水中，在温度为30℃、压力为1个标准大气压条件下，以500转/分钟的转速搅拌2小时，得到含活性硅的水溶液。
所述植物精油为玫瑰精油。
所述环境净化剂的制备方法如下包括下述步骤：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为12500ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01％的植物精油，混合均匀，得到环境净化剂。
所述植物精油为玫瑰精油。
实施例2
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、油菜秸秆基吸水树脂、助剂、水。
所述活性硅为偏硅酸钠，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下：将20份偏硅酸钠加入到100份水中，在温度为30℃、压力为1个标准大气压条件下，以500转/分钟的转速搅拌2小时，得到含活性硅的水溶液。
所述植物精油为玫瑰精油。
所述助剂为丙三醇。
所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备油菜秸秆基吸水树脂：取预处理后的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，油菜秸秆粉、中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:7:1，引发剂的质量为中和度为75％丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度为75％丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
所述环境净化剂的制备方法如下：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为12500ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01％的植物精油、质量为稀释液质量0.1％的油菜秸秆基吸水树脂、质量为稀释液质量0.01％的助剂，混合均匀，得到环境净化剂。
实施例3
与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例3中所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备油菜秸秆基吸水树脂：取预处理后的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，油菜秸秆粉、中和度75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2，引发剂的质量为中和度75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
实施例4
与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例4中所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备油菜秸秆基吸水树脂：取预处理后的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，油菜秸秆粉、中和度75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:9:3，引发剂的质量为中和度75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
实施例5
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、油菜秸秆基吸水树脂、助剂、水。
所述活性硅为偏硅酸钠，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下：将20份偏硅酸钠加入到100份水中，在温度为30℃、压力为1个标准大气压条件下，以500转/分钟的转速搅拌2小时，得到含活性硅的水溶液。
所述植物精油为玫瑰精油。
所述助剂为丙三醇。
所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5g，加入40g尿素、200mLN,N-二甲基甲酰胺、5g改性剂、30g水，在125℃油浴条件下、以150转/分钟的转速搅拌2h，然后过300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40℃真空干燥12h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为氨基乙酸；
(3)制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，改性的油菜秸秆粉、中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2，引发剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
所述环境净化剂的制备方法如下：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为12500ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01％的植物精油、质量为稀释液质量0.1％的油菜秸秆基吸水树脂、质量为稀释液质量0.01％的助剂，混合均匀，得到环境净化剂。
实施例6
与实施例5基本相同，区别仅在于，本实施例6所述的油菜秸秆基吸水树脂的制备方法如下：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5g，加入40g尿素、200mLN,N-二甲基甲酰胺、5g改性剂、30g水，在125℃油浴条件下、以150转/分钟的转速搅拌2h，然后过300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40℃真空干燥12h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为柠檬酸；
(3)制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，改性的油菜秸秆粉、中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2，引发剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
实施例7
与实施例5基本相同，区别仅在于，本实施例7所述的油菜秸秆基吸水树脂的制备方法如下：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5g，加入40g尿素、200mLN,N-二甲基甲酰胺、5g改性剂、30g水，在125℃油浴条件下、以150转/分钟的转速搅拌2h，然后过300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40℃真空干燥12h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为酒石酸；
(3)制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，改性的油菜秸秆粉、中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2，引发剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
实施例8
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、油菜秸秆基吸水树脂、助剂、水。
所述活性硅为偏硅酸钠，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下：将20份偏硅酸钠加入到100份水中，在温度为30℃、压力为1个标准大气压条件下，以500转/分钟的转速搅拌2小时，得到含活性硅的水溶液。
所述植物精油为玫瑰精油。
所述助剂为葡萄糖。
所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5g，加入40g尿素、200mLN,N-二甲基甲酰胺、5g改性剂、30g水，在125℃油浴条件下、以150转/分钟的转速搅拌2h，然后过300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40℃真空干燥12h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为酒石酸；
(3)制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，改性的油菜秸秆粉、中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2，引发剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
所述环境净化剂的制备方法如下：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为12500ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01％的植物精油、质量为稀释液质量0.1％的油菜秸秆基吸水树脂、质量为稀释液质量0.01％的助剂，混合均匀，得到环境净化剂。
实施例9
与实施例8基本相同，区别仅在于：本实施例9中所述助剂为丙三醇和葡萄糖按质量比为1:3的混合物。
对比例1
一种环境净化剂，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、油菜秸秆基吸水树脂、水。
所述活性硅为偏硅酸钠，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下：将20份偏硅酸钠加入到100份水中，在温度为30℃、压力为1个标准大气压条件下，以500转/分钟的转速搅拌2小时，得到含活性硅的水溶液。
所述植物精油为玫瑰精油。
所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0g油菜秸秆粉加入150g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55℃、以200转/分钟的转速搅拌2h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300g水冲洗沉淀表面后将沉淀在40℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65mL水中，以200转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75℃时加入31mL冰醋酸、15g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75℃、以200转/分钟的转速搅拌60min，然后以3000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80g水、30g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40℃真空干燥3小时；
(2)制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5g，加入40g尿素、200mLN,N-二甲基甲酰胺、5g改性剂、30g水，在125℃油浴条件下、以150转/分钟的转速搅拌2h，然后过300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40℃真空干燥12h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为酒石酸；
(3)制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发15分钟，再加入中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3分钟，加入交联剂，然后加热至45℃，在45℃保持4小时，将产物取出在65℃干燥12小时，即得油菜秸秆基吸水树脂；其中，改性的油菜秸秆粉、中和度为75％的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:8:2，引发剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.6％，交联剂的质量为中和度为75％的丙烯酸质量的0.5％；所述中和度75％的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/L KOH溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为15:3:5的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
所述环境净化剂的制备方法如下：
(1)将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000ppm，得到超浓缩母液；
(2)将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为12500ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01％的植物精油、质量为稀释液质量0.1％的油菜秸秆基吸水树脂，混合均匀，得到环境净化剂。
效果测试例1
将本发明的环境净化剂进行雾霾去除率和甲醛去除率测试，测试结果见表1。
表1：雾霾去除率和甲醛去除率测试结果表
雾霾去除率/％ 甲醛去除率/％
实施例1 90.7 91.5
实施例2 90.4 92.4
实施例3 93.7 92.8
实施例4 91.5 92.5
实施例5 95.2 94.6
实施例6 95.7 95.3
实施例7 96.3 95.4
实施例8 96.8 95.1
实施例9 98.5 97.9
对比例1 87.2 89.5
由表1可知，本发明的环境净化剂含有活性硅，活性硅能清除环境中的颗粒物、甲醛、捕捉二氧化碳气体分子，形成沉淀而沉降下来，对雾霾和甲醛清除效果显著，清除率都达到90％以上。实施例2-4的环境净化剂含有油菜秸秆基吸水树脂，油菜秸秆基吸水树脂以天然油菜秸秆为原料，通过和丙烯酸、聚乙烯醇共聚形成表面含有大量官能团的树脂，利用树脂的吸附能力来加速对雾霾和甲醛的吸附沉降，实施例2-4通过对秸秆粉、丙烯酸和聚乙烯醇的配比进行优化，可以得到不同结构的树脂，从而调节对雾霾和甲醛的吸附能力。实施例5-7将油菜秸秆进行接枝改性，表面接枝氨基乙酸、柠檬酸、酒石酸，再用来制备吸水树脂，发现其对雾霾和甲醛的吸附能力进一步增强。实施例8、9进一步对环境净化剂中的助剂进行优选，助剂含有大量的羟基，具有降低物质之间结合表面能的作用，与对比例1不使用助剂相比，本发明的环境净化剂能更好的清除甲醛和雾霾颗粒，提高去甲醛和去雾霾的效果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种环境净化剂，其特征在于，包括下述原料制备而成：
含活性硅的水溶液、植物精油、油菜秸秆基吸水树脂、助剂、水，所述活性硅为原硅酸、偏硅酸、二硅酸、聚硅酸、原硅酸盐、偏硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物；所述助剂为葡萄糖和/或丙三醇；
所述油菜秸秆基吸水树脂的制备方法包括以下步骤：
（1）油菜秸秆粉的预处理：将油菜秸秆粉碎后过20-100目筛，得到油菜秸秆粉，称取15.0-30g油菜秸秆粉加入150-450g质量分数为4％的NaOH水溶液，在温度为55-75℃、以200-500转/分钟的转速搅拌2-5h得到悬浮液，向悬浮液中加入冰醋酸调节悬浮液呈中性，然后将悬浮液以3000-10000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀，用300-600g水冲洗沉淀表面后将沉淀在30-60℃真空干燥6小时，将干燥后的全部沉淀加入到65-150mL水中，以200-500转/分钟的转速搅拌的同时进行加热，加热至75-85℃时加入31-62mL冰醋酸、15-45g质量浓度为15g/L次氯酸钠水溶液，在75-85℃、以200-500转/分钟的转速搅拌60-120min，然后以3000-10000转/分钟的转速离心，取离心后的沉淀用80-240g水、30-80g丙酮冲洗沉淀表面后，将沉淀在40-60℃真空干燥3小时；
（2）制备改性的油菜秸秆粉，方法如下：取预处理后的油菜秸秆粉5-10g，加入40-65g尿素、200-400mL N,N-二甲基甲酰胺、3-12g改性剂、30-90g水，在115-135℃油浴条件下、以150-450转/分钟的转速搅拌2-6h，然后过200-300目筛，将过滤所得沉淀用去离子水洗至洗脱液呈中性，将沉淀在40 -60℃真空干燥6-18h，得到改性的油菜秸秆粉；所述改性剂为氨基乙酸、柠檬酸、酒石酸中的一种；
（3）制备油菜秸秆基吸水树脂：取改性的油菜秸秆粉，加入引发剂引发10-18分钟，再加入中和度为55-85%的丙烯酸、聚乙烯醇，静置3-5分钟，加入交联剂，然后加热至35-65℃，在35-65℃保持3.5-5.5小时，将产物取出在65-85℃干燥12-24小时，即得油菜秸秆基吸水树脂； 其中，改性的油菜秸秆粉、中和度55%-85%的丙烯酸、聚乙烯醇的质量比为1:（7-9）:（1-3），引发剂的质量为中和度55%-85%的丙烯酸质量的0.6-1.2%，交联剂的质量为中和度55%-85%的丙烯酸质量的0.3-1.2% ；所述中和度55%-85%的丙烯酸是将丙烯酸用浓度为6mol/LKOH 溶液中和而得；所述引发剂为过硫酸钾、硝酸铈铵、亚硫酸钠按质量比为（12-15）:3:（1-5）的混合物；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺；
所述助剂为葡萄糖和丙三醇的混合物，所述丙三醇和葡萄糖的质量比为1:3。
2.根据权利要求1所述的环境净化剂，其特征在于，所述含活性硅的水溶液的制备方法如下，下述份均为重量份：将5-50份活性硅加入到100-2000份水中，在温度为30-180℃、压力为1-6个标准大气压下，以20-500转/分钟的转速搅拌1-3小时，得到含活性硅的水溶液，所述活性硅为偏硅酸盐、原硅酸盐、二硅酸盐、聚硅酸盐中一种或多种的混合物；所述植物精油为茉莉花精油、玫瑰精油、梅花精油、荷花精油、菊花精油、香木精油、肉桂精油、鸢尾根精油、乳香精油、安息香精油、苏合香精油、白檀精油、丁香精油、岩兰精油、沉香精油、贝香精油、甘松精油、泡香精油、桧木精油、柏木精油、薄荷精油、薰衣草精油、郁金香精油中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的环境净化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将含活性硅水溶液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为25000-100000ppm，得到超浓缩母液；
（2）将超浓缩母液用水稀释至检测水溶液中Si的质量分数为1-25000ppm得到稀释液，加入质量为稀释液质量0.01-10％的植物精油、质量为稀释液质量0.01-10％的油菜秸秆基吸水树脂、质量为稀释液质量0.01-1％的助剂，混合均匀，得到环境净化剂。
4.权利要求1中所述的环境净化剂在清除环境中带负电荷的自由基、调控活性氧、捕捉二氧化碳气体分子、治理雾霾、甲醛、重金属离子、改良土壤中的应用。
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