CN108014360A

CN108014360A - 一种含有触媒的空气净化剂

Info

Publication number: CN108014360A
Application number: CN201711253569.9A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Changsha Road Industrial Design Co
Current assignee: Changsha Road Industrial Design Co
Priority date: 2017-12-02
Filing date: 2017-12-02
Publication date: 2018-05-11

Abstract

本发明提供了一种含有触媒的空气净化剂，涉及环保材料空气净化技术领域。为了解决目前市面上含有光触媒的空气净化剂功能单一、而且耐候性差不能持久净化与清新，以及净化效率低的技术问题。本发明制备了一种含有触媒的空气净化剂，该空气净化剂以光触媒为主要净化物质，再配以天然植物成分以及其他助剂，通过合理配比制备而成，使用安全方便，本发明充分发挥并利用各组分的性能，使得光触媒颗粒在实际应用中不仅耐候性极佳且能够发挥最大的净化效果，能有效净化空气中的甲醛等有毒有害气体，且能除臭杀菌抗污染性好。

Description

一种含有触媒的空气净化剂

技术领域

本发明涉及环保材料空气净化技术领域，具体涉及一种应用于室内的空气净化类产品，尤其是一种含有触媒的空气净化剂。

背景技术

室内是人们驻留时间最多的场所。但室内装修材料和装饰材料大多含有甲醛、苯系物等对人体有害的成份,是癌症、呼吸道疾病、白血病、免疫力降低、胎儿致畸等的主要诱因，严重影响了人民群众的身心健康和正常生活,近年来室内装饰污染一直是人们关注的问题。

随着人们生活水平的提升，对于环境的要求也越来越高。空气净化剂越来越多的进入人们的生活中，但是现有的空气净化剂大多仅能除菌除臭，无法针对甲醛、苯等污染性气体进行消除。且现有的空气净化剂往往只能除菌不能抑菌。因此，近年来含有光触媒的空气净化剂越来越受欢迎。

光触媒(TiO₂)技术作为一项新兴的最新环保技术已获得国际上的广泛关注，光触媒以其抗菌性彻底、无公害、有效分解有害气体等特性正获得人们日益重视并广泛应用于人类生活中。光触媒是利用紫外线做催化反应(氧化-还原反应)促进有机物分解的光半导体物质，其可将有机污染物有效的分解成无污染的水和二氧化碳，同时具有杀菌、除臭、防污、亲水等功能。

但是,TiO₂的半导体禁带宽度是3.2电子伏，这就决定了TiO₂吸收光只能在紫外光区，而室内的光照中紫外光非常弱，将一般的TiO₂应用于室内空气净化效果甚微而且目前市面上出现的光触媒空气净化剂功能比较单一，只具有单纯的净化空气的作用，没有空气清新作用，而且作用短暂，不持久。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的缺点或不足，提供一种含有触媒的空气净化剂，以解决目前市面上含有光触媒的空气净化剂功能单一、而且耐候性差不能持久净化与清新，以及净化效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种含有触媒的空气净化剂，由以下重量份数的原料组成：3.5-5.5份改性光触媒剂、7-12份植物药剂、5-7份聚丙烯酰胺、3-5份聚二甲基硅氧烷、10-15份乙醇、1.5-3.5份十二烷基苯磺酸钠、6-9份电气石粉、适量去离子水。

所述的植物药剂，由以下重量份数的原料组成：5-8份合果芋、4-9份芦荟、8-10份美人蕉、9-12份白蝴蝶、5-11份桃花心木、6-12份桂花露、12-14份黄金葛、7-9份茉莉花。

所述的改性光触媒剂，由以下重量份数的原料组成：1.5-3.5份纳米二氧化钛、3.5-5份纳米银、3-7份聚氯乙烯、2.5-4.5份纳米石墨烯、5-7份海泡石、3-4份活性炭、0.5-2份三氧化二铁、蒸馏水适量。

进一步，所述的电气石粉粒径为0.08mm。

进一步，所述的三氧化二铁质量为纳米二氧化钛质量的50％。

进一步，所述的植物药剂由以下步骤制得：

①按重量份数，将合果芋、芦荟、美人蕉、白蝴蝶、桃花心木、黄金葛、茉莉花分别放在60℃烘箱中干燥至恒重，然后分别粉碎过200目筛，得合果芋粉、芦荟粉、美人蕉粉、白蝴蝶粉、桃花心木粉、黄金葛粉、茉莉花粉；

②将合果芋粉、芦荟粉、美人蕉粉、白蝴蝶粉混合，按固液比2：3，取混合粉和质量分数为0.9％食盐水放入反应釜中，控制压力0.6Mpa，设定温度为30℃，以200r/min搅拌10min，然后升温至37℃，再加入混合粉质量0.1倍的富硒酵母，反应20min,过滤，滤液备用；

③将桃花心木粉、黄金葛粉、茉莉花粉混合与蒸馏水按重量比1:1比例混合，将混合物放入蒸馏装置中，设定温度为120℃，蒸馏至无液滴流出，收集蒸馏液，放置在室温下静置40min,后过滤，收集滤液；

④将步骤②和步骤③制备的滤液与桂花露混合，减压浓缩至混合体积的三分之一，然后将浓缩液和置于离心机，以2000r/min离心10min，取上清液，即得植物药剂。

进一步，所述的改性光触媒剂由以下步骤制得：

①将所述重量份数的纳米二氧化钛与蒸馏水按质量比1:10比例混合于磁石搅拌装置内搅拌成乳白色液体，然后再加入活性炭和纳米石墨烯搅拌静置至溶液上层呈现澄清状，将活性炭过滤并用去离子水冲洗，再于110℃烘箱中烘干5h，得物质A；

②将所述重量份数的海泡石和三氧化二铁分别研磨，过100目筛，混合在300℃环境中煅烧10h,然后将煅烧后的混合粉冷却至室温备用；

③按重量份数，将聚氯乙烯、纳米银与制备的物质A和冷却后的混合粉末混合均匀然后用双螺杆挤出机挤出,螺杆转速为3.24r/min，挤出料条经水槽、空气冷却,引入切粒机切成粒径为3mm颗粒，即得改性光触媒剂。

所述的含有触媒的空气净化剂由以下步骤制得：按重量份数，将乙醇与水按重量比3:2比例混合置于磁力搅拌机，搅拌速度为150r/min，搅拌5min,边搅拌边加入改性光触媒剂，添加完毕后，将转速提高到200r/min，搅拌10min，然后再加入聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，继续搅拌15min,再加入植物药剂、十二烷基苯磺酸钠和电气石粉，提高转速至250r/min，搅拌20min，即得含有触媒的空气净化剂。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明制备的含有触媒的空气净化剂，以光触媒为主要净化物质，再配以天然清新成分以及其他助剂，通过合理配比制备而成，使用安全方便，本发明充分发挥并利用各组分的性能，使得光触媒颗粒在实际应用中不仅耐候性极佳且能够发挥最大的净化效果，能有效净化空气中的甲醛等有毒有害气体，且能除臭杀菌抗污染性好，具有在紫外线、阳光、灯光的照射下,光催化分解在其表面上的细菌、病毒或在其周围环境中的对人体有害的物质(如甲醛、NO2等)的良好作用。经过测试，本发明制备的含有触媒的空气净化剂在24小时内降解甲醛99.7％，降解TVOC97.4％，而且与单独紫外线杀菌相比，本发明制备的空气净化剂的除菌率达到77.75％，显著提高33.8％。

2、与传统的应用于空气净化剂中的光触媒剂相比，本发明用活性炭、纳米银等物质对光触媒剂进行了改性，本发明以活性炭为载体，先将纳米二氧化钛进行吸附，随后将纳米银进行吸附，形成载银TiO₂/活性炭聚合物，最后通过石墨烯的网状结构，将载银TiO₂/活性炭聚合物镶嵌在纳米石墨烯的排列整齐的微小网格中，对载银TiO₂/活性炭聚合物进行很好的固定与包裹，使之在空气中磨损程度降低、而且还克服了传统光触媒自身不规格晶格的缺点，提高了光触媒在空气中的耐受能力，而且防潮性能也提高了，同时还加入聚氯乙烯，由于改性后的光触媒具有比表面积大、表层原子数大、表面活性高、与聚氯乙烯可以很好进行粘接，提高了聚合物悬浮在空气中时，空气中其他粒子对其的冲击性能，因此，进一步提高了改性光触媒的耐候性。

传统纳米TiO₂光触媒的光吸收限一般在紫外区388nm，所以使得传统光触媒的光学性能较差，因此，本发明在制备过程中掺杂三氧化二铁，由于金属铁离子的掺杂，一方面，在纳米TiO₂表面引入缺陷位置，改变了纳米TiO₂的结晶度，拓宽光的吸收波段，使得纳米TiO₂吸收限红移,移向400nm，进一步提高在可见光区的效率，扩宽了可见光范围内的光催化性能，因此，在室内使用时，即使很弱的光线也不会影响空气净化剂的净化效率和杀菌效率；另一方面，由于引入铁离子使TiO₂的能带态和杂质态进行充分重叠杂化，确保光生载流子在传输至光催化剂后，仍具有表面活性位，有效提升了纳米TiO₂的光催化活性，当三氧化二铁质量超过纳米TiO₂质量50％时，会造成纳米TiO₂晶格缺陷过多，过多的晶格缺陷会成为电子空穴的复合中心，导致光催化活性降低，当三氧化二铁质量低于纳米TiO₂质量50％时，纳米TiO₂表面活性位数量减少，也会使得纳米TiO₂光催化性降低，因此，只有当三氧化二铁质量为纳米TiO₂质量50％时，纳米TiO₂光催化性最强，

再者本发明利用纳米石墨烯良好的导电性能，为纳米二氧化钛的光生电子提供途径，提高二氧化钛光催化降解效率使得持续净化和杀菌的能力增强；在改性光触媒的过程中，还添加了海泡石，海泡石是一种具有层链结构的纤维状多孔含水镁硅酸盐黏土矿物，具有大的比表面积，高的孔隙率和良好的吸附性、流变性和催化性，不仅能够有效的增强活性炭的吸附性能，增强光触媒剂对于甲醛的吸附性，而且还因具有良好的惰性，有效的保证光触媒剂在空气中的稳定性，不易与空气的其他物质结合而失去净化效力，保证了本发明制备的空气净化剂具有持久净化的能力。

3、与传统空气净化剂相比，本发明的空气净化剂含有多种天然植物芳香成分，如：合果芋、芦荟、美人蕉、白蝴蝶等，这类天然植物成分绿色、安全，不仅对室内的甲醛及其有害气体能够迅速净化，且净化效率持久，而且还能使空气中飘着淡淡的清香，有效的改善室内空气，长期被人体吸入还具有良好的身体保健作用，同时本发明制备时还添加了电气石粉，由于电气石不仅能够释放负离子，增强空气净化的效果，还能吸收、储存太阳的光能，并使之转换成电能(生物电)和热能(远红外线)的形式释放出来，因此，当加入电气石粉后，光能转变成热能，使得空气净化剂中的天然植物芳香成分在室内环境中的扩散速度与扩散程度显著提高，而且有效的节约了资源。而且还由于电气石粉的粒径与转换效率有着密切的关系，当电气石粉粒径小于0.08mm时，由于粒径过小，使得电气石粉的表面积增大，光能转换成热能后，能量丧失较快，达不到扩散效果，而当电气石粉粒径大于0.08mm时，表面积减小，能量转换效率降低，转换后的能量依然很小，也达不到扩散效果，因此，本发明采用粒径为0.08mm的电气石粉，能量转换效率最高，可以达到预期的扩散给效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

一种含有触媒的空气净化剂，由以下重量份数的原料组成：3.5份改性光触媒剂、7份植物药剂、5份聚丙烯酰胺、3份聚二甲基硅氧烷、10份乙醇、1.5份十二烷基苯磺酸钠、6份电气石粉、适量去离子水。

所述的植物药剂，由以下重量份数的原料组成：5份合果芋、4份芦荟、8份美人蕉、9份白蝴蝶、5份桃花心木、6份桂花露、12份黄金葛、7份茉莉花。

所述的改性光触媒剂，由以下重量份数的原料组成：1.5份纳米二氧化钛、3.5份纳米银、3份聚氯乙烯、2.5份纳米石墨烯、5份海泡石、3份活性炭、0.5份三氧化二铁、蒸馏水适量。

实施例2

一种含有触媒的空气净化剂，由以下重量份数的原料组成：5.5份改性光触媒剂、12份植物药剂、7份聚丙烯酰胺、5份聚二甲基硅氧烷、15份乙醇、3.5份十二烷基苯磺酸钠、9份电气石粉适量去离子水。

所述的植物药剂，由以下重量份数的原料组成：8份合果芋、9份芦荟、10份美人蕉、12份白蝴蝶、11份桃花心木、12份桂花露、14份黄金葛、9份茉莉花。

所述的改性光触媒剂，由以下重量份数的原料组成：3.5份纳米二氧化钛、5份纳米银、7份聚氯乙烯、4.5份纳米石墨烯、7份海泡石、4份活性炭、2份三氧化二铁、蒸馏水适量。

实施例3

一种含有触媒的空气净化剂，由以下重量份数的原料组成：4.5份改性光触媒剂、9.5份植物药剂、6份聚丙烯酰胺、4份聚二甲基硅氧烷、13份乙醇、2.5份十二烷基苯磺酸钠、8.5份电气石粉适量去离子水。

所述的植物药剂，由以下重量份数的原料组成：6.5份合果芋、6.5份芦荟、9份美人蕉、10.5份白蝴蝶、8份桃花心木、9份桂花露、13份黄金葛、8份茉莉花。

所述的改性光触媒剂，由以下重量份数的原料组成：2份纳米二氧化钛、4.5份纳米银、5份聚氯乙烯、3.5份纳米石墨烯、6份海泡石、3.5份活性炭、1份三氧化二铁、蒸馏水适量。

实施例4

上述实施例1-3所述的植物药剂由以下步骤制得：

实施例5

上述实施例1-3所述的改性光触媒剂由以下步骤制得：

③按重量份数，将聚氯乙烯、纳米银与制备的物质A和冷却后的混合粉粉末混合均匀然后用双螺杆挤出机挤出,螺杆转速为3.24r/min，挤出料条经水槽、空气冷却,引入切粒机切成粒径为3mm颗粒，即得改性光触媒剂。

实施例6

上述实施例1-3所述的含有触媒的空气净化剂制备方法为：按所述重量份数，将乙醇与水按重量比3:2比例混合置于磁力搅拌机，搅拌速度为150r/min，搅拌5min,边搅拌边加入改性光触媒剂，添加完毕后，将转速提高到200r/min，搅拌10min，然后再加入聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，继续搅拌15min,再加入植物药剂、十二烷基苯磺酸钠和电气石粉，提高转速至250r/min，搅拌20min，即得含有触媒的空气净化剂。

试验例1

本发明含有触媒的空气净化剂降解甲醛、TVOC测试

按照《室内空气净化产品净化效果测定方法》QBT2761-2006的方法来测定实施例1制备所得空气净化剂降解甲醛和TVOC的效果。(1)首先按照QBT2761-2006要求配制甲醛、TVOC污染物。(2)将未经处理的基纸置于空白试验舱A中，然后分别称取本发明实施例1-3制备所得的含有触媒的空气，以及专利申请号2004100971539公开的一种纳米光触媒杀菌空气净化剂(对照)各100克平铺于1平方米的基纸上，放在样品试验舱B内。(3)将装有配好污染物的容器分别放在空白试验舱A、样品试验舱B中，立即关闭舱门，然后开启两试验舱的电风扇，搅拌1分钟，使舱内空气与污染物混合均匀后，同时关闭风扇。对空白舱内的空气进行采样，测得的空白试验舱A内空气污染物浓度值即为初始浓度。(4)24小时后分别对两舱内空气进行采样，分析测试两舱内空气污染物浓度。(5)污染物甲醛的检测方法按《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法—分光光度法》GBT16129-1995中规定的方法检测，污染物TVOC按照《室内空气质量》GB/T1883-2002中的方法进行检测。

测定结果

1、本发明实施例1制备的含有触媒的空气净化剂在24小时内降解甲醛99％，降解TVOC95.2％，净化空气的效果非常明显。

2、本发明实施例2制备的含有触媒的空气净化剂在24小时内降解甲醛99.4％，降解TVOC96.1％，净化空气的效果非常明显。

3、本发明实施例3制备的含有触媒的空气净化剂在24小时内降解甲醛99.7％，降解TVOC97.4％，净化空气的效果非常明显。

4、专利申请号2004100971539公开的一种纳米光触媒杀菌空气净化剂在24小时内降解甲醛97.3％，降解TVOC91.6％。

试验例2

本发明含有触媒的空气净化剂抗菌作用的测试

选择某传染病医院标准病房3间，面积18m²,每间病房3张床，按1000ml/30m²含有触媒的空气净化剂用量，第1间病房内四面墙壁(窗户、玻璃除外)、天花板、窗帘、家具等表面全部喷涂本发明实施例3制备的含有触媒的空气净化剂；第2间病房内四面墙壁(窗户、玻璃除外)、天花板、窗帘、家具等表面全部喷涂专利申请号2004100971539公开的一种纳米光触媒杀菌空气净化剂；第3间病房只用30W紫外线光管的紫外线空气消毒器启动紫外线灯照射30min，然后将3间病房放置300min,计算对室内空气自然除菌率。所述的室内自然除菌率的计算方法应当是本领域技术人员所熟知，在此就不过多的进行赘述。

结果判定,依据GB15982-1995《医院消毒卫生标准》规定的标准,按不同类型病房规定指标判定消毒合格与否。

测定结果

1、单独紫外线照射30min的病房，试验前的含菌量为678cfu/m³，紫外线照射30min后，含菌量为245cfu/m³，继续等待300min，含菌量为380cfu/m³，除菌率为43.95％，可见，单独应用紫外线进行杀菌效果难以长时间维持。

2、采用本发明实施例3制备的含有触媒的空气净化剂的病房，试验前含菌量692cfu/m³，当杀菌30min时，含菌量为231cfu/m³，然后继续等待300min,含菌量为154cfu/m³，除菌率为77.75％，可见，应用本发明实施例3制备的含有触媒的空气净化剂不仅杀菌效果显著，而且杀菌更持久。

3、采用专利申请号2004100971539公开的一种纳米光触媒杀菌空气净化剂的病房，试验前含菌量688cfu/m³，当杀菌30min时，含菌量为314cfu/m³，然后继续等待300min,含菌量为267cfu/m³，除菌率为61.19％，由此，显著可见与本发明制备的空气净化剂相比，除菌率降低了16.56％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种含有触媒的空气净化剂，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：3.5-5.5份改性光触媒剂、7-12份植物药剂、5-7份聚丙烯酰胺、3-5份聚二甲基硅氧烷、10-15份乙醇、1.5-3.5份十二烷基苯磺酸钠、6-9份电气石粉、适量去离子水；

所述的植物药剂，由以下重量份数的原料组成：5-8份合果芋、4-9份芦荟、8-10份美人蕉、9-12份白蝴蝶、5-11份桃花心木、6-12份桂花露、12-14份黄金葛、7-9份茉莉花；

所述的改性光触媒剂，由以下重量份数的原料组成：1.5-3.5份纳米二氧化钛、3.5-5份纳米银、3-7份聚氯乙烯、2.5-4.5份纳米石墨烯、5-7份海泡石、3-4份活性炭、2-4份三氧化二铁、蒸馏水适量。

所述的电气石粉粒径为0.08mm；

所述的三氧化二铁质量为纳米二氧化钛质量的50％。

2.根据权利要求1所述的一种含有触媒的空气净化剂，其特征在于，所述的植物药剂由以下步骤制得：

3.根据权利要求1所述的一种含有触媒的空气净化剂，其特征在于，所述的改性光触媒剂由以下步骤制得：

4.根据权利要求1所述的一种含有触媒的空气净化剂制备方法，其特征在于，按所述重量份数，将乙醇与水按重量比3:2比例混合置于磁力搅拌机，搅拌速度为150r/min，搅拌5min,边搅拌边加入改性光触媒剂，添加完毕后，将转速提高到200r/min，搅拌10min，然后再加入聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，继续搅拌15min,再加入植物药剂、十二烷基苯磺酸钠和电气石粉，提高转速至250r/min，搅拌20min，即得含有触媒的空气净化剂。