CN108160030A - 一种改性硅藻土除味材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性硅藻土除味材料及其制备方法，该材料包括硅藻土40~80 份、酸0.1~5 份、醇0.5~10份、植物提取液3~20 份、抗菌剂0.1~5份、颜料0.01~5份、香精0.01~5份、粘料0.01~5份和余量的去离子水（总量为100份）。本发明所制备的改性硅藻土除味材料，能快速吸附空气中的氨气和硫化氢等臭味分子，抑制细菌滋生，极大改善卫生间环境，满足人们对清新自然的环境需求。

Description

一种改性硅藻土除味材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及到一种改性硅藻土除味材料。

背景技术

卫生间异味主要来自于排泄物中的可挥发成分以及含氮、含硫有机物分解后的产物，如氨气、硫化氢和3-甲基吲哚等。当人们长期处于这类臭气物质的熏染下，可能会出现烦躁不安、精神不振，严重时更可能会引起头痛、失眠喉炎和肺炎等症状。目前为止，人们针对卫生间环境的治理已经提出了许多办法，按照其作用原理可分为以下五大类。

第一类为液体清洗剂。液体清洗剂主要用来清洗排泄物，使其顺利完全进入下水道，从而减少或消除异味在卫生间的释放，如专利《一种含有除味剂的酸性卫生间清洗剂》（公开号为104017662A）。液体清洗剂主要缺陷是除味效果维持时效短，并且要经常用大量水冲洗。

第二类为遮味剂。遮味剂的基本原理是利用香料原本的香味来掩盖卫生间的臭味，其本身并没有消除异味的功效，甚至有些能产生二次污染。如用于除味杀虫的卫生球中含有萘而被国家禁用；而取代卫生球的芳香球产品，其主要成分为对二氯苯，对肝肾等器官也有一定的伤害。

第三类为生物除臭剂。一般是用广谱的微生物混合菌制品，能将污染物化解、乳化，有效促进乳酸菌、酵母菌等有益菌群的不间断均匀释放，从而抑制有害菌群的生存和繁殖，更有利吸收和降解氨氮物、硫化氢、甲基硫醇等具有恶臭味的有害物质，如专利《一种高浓度生物除臭剂的制备方法》（公开号 为101711885A）。但这种生物除臭剂效率低，成本高，不适用于短时间大量异味处理的需求。

第四类为吸附剂。利用多孔类的物质比表面大、吸附能力强的特性，将其放置于卫生间内以减弱或消除异味。如专利《除味活性炭及其制备方法》（公开号为1505592）报道了一种以活性炭为主要成分的除味材料，而专利《除味剂》（公开号为1062483）报道了一种以天然沸石、稀土和硼砂组成的除味剂。但这类多孔材料吸附能力有限，很容易吸附饱和而失去除味效果。

第五类为换气设备。这种方法是通过在卫生间内增加排风设备，增强卫生间的空气流动性，进而减小卫生间空间内的异味，如专利《一种卫生间专用的通风除味设备》（公开号为205717714U）和专利《带侧吸风口的卫生间换气扇和卫生间除味系统》（公开号为203174731U）。这种方法效果持久，但设备投入大，特别是对于现存卫生间的改造存在困难。

其中，第四类吸附剂除味材料因其使用方便，目前已被广泛使用在空气净化领域。特别是近年来，随着科学技术的不断发展，已经有越来越多的多孔材料被发现和制备出来，广泛应用于气体吸附和纯化领域（Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1477-1504）。硅藻土是生物沉积岩，是古代硅藻的遗体堆积之后，经长时间的沉淀形成的非金属矿物质。硅藻土表面的硅羟基以及其多孔微孔性使得硅藻土能作为物理吸附剂吸附多种有机物分子。但单独的硅藻土吸附能力有限，只能用于冰箱等小空间内的气体除味，如专利《基于硅藻土超细粉的除冰箱内异味材料及其制备方法》（公开号为105126144B）。为了进一步提升硅藻土的吸附性能，满足人们对于高性能除味材料的要求，人们对硅藻土进行了许多的改性尝试。马丽丽等通过静态吸附实验发现氧化锰改性后的硅藻土对于水体中Cd( )的吸附能力得到了极大的增强（环境工程, 2017, 6, 59-64）。王芳等利用不同过渡金属（Fe、Cu、Zn）对硅藻土进行改性并对其吸附行为进行了研究，发现改性前后硅藻土吸附氨氮性能：Fe-硅藻土 > Cu-硅藻土 > Zn-硅藻土 > 硅藻土（应用化工, 2015, 3, 478-481）。但是目前大多数的改性硅藻土是用于水体中的污染物无处理，而针对空气净化方面的改性硅藻土鲜见报道。因此，开发用于空气净化除味的高性能改性硅藻土材料不仅具有广泛的实际应用价值，还具有一定的学术研究价值。

发明内容

本发明提供一个改性硅藻土除味材料，它的具体技术方案如下。

一种改性硅藻土除味材料及其制备方法，所述的制备方法包括如下步骤。

A. 搅拌条件下，依次将一定量的酸、醇、植物提取液和硅藻土加入到一定量的水中，搅拌反应一段时间得到糊状固体。

B. 往A所得物质中继续加入一定量的抗菌剂、颜料和香精，搅拌均匀。

C. 最后B所得的糊状固体中加入一定量的粘料，继续搅拌均匀即可得到改性硅藻土除味材料。

优选的，所述步骤A中的酸为醋酸、草酸、酒石酸、富马酸、马来酸、琥珀酸、苯甲酸、水杨酸、柠檬酸中的一种或多种的组合，加入量为总重量的0.1%~5%。当酸的量低于0.1%时，不能对卫生间内的氨类物质进行有效去除；而酸的量大于5%时，所得除味材料的酸性太强，对生产设备要求较高。

优选的，步骤A中所述的醇包括乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、聚乙二醇中的一种或多种的组合，加入量为总重量的0.5%~10%。醇的加入有利于对卫生间内吲哚类臭气分子的吸收，增强其除味效果。

优选的，步骤A中所述的植物提取液是指丝兰、银杏叶、茶多酚、葡萄籽、樟科植物、桉叶油和松油七种植物的混合提取液，重量比为0.1~50 : 0.1~50 : 0.1~20 : 0.1~20 :0.1~30 : 0.1~80 : 100，此植物提取液的PH值为4~6.5，加入量为3%~20%。

优选的，步骤A中硅藻土投入比为总重量的40%~80%。硅藻土具有丰富的孔隙结构，能够有效吸收卫生间内的气味分子。

优选的，步骤B中的抗菌剂为季铵盐、六亚甲基胍、聚六亚甲基胍盐酸盐、纳米银、甲基异噻唑啉酮、卡松、苯酚、卤化苯酚、壳聚糖中的一种或多种的组合，加入量为总重量的0.1%~5%。抗菌剂的加入，有利于抑制卫生间内细菌的滋生，从而可以增材该材料对卫生间空气的净化效果。

优选的，所述步骤B中颜料的加入量为总重量的0~5%。

优选的，所述步骤B中香精的加入量为总重量的0.01%~5%。

优选的，步骤C中所述的粘料为纤维素、改性纤维素、淀粉、改性淀粉、氧化镁、硫酸盐、硅酸盐和磷酸盐中的一种或者多种的组合，加入量为0.01%~5%。粘料的加入有利于硅藻土粉料凝聚，不易松散而产生灰尘。但当粘料的加入量高于5%时，硅藻土粉料凝固成块，造成空隙闭塞，不利于气体吸附，削弱了除味效果。

优选的，步骤A~C的操作温度为5~50 ℃。温度低于5 ℃时，会降低物质的溶解度导致成分析出；温度高于50 ℃时，去离子水、香精易挥发，导致原料浪费及产品快速结块。

本发明的有益效果如下：1）本发明创新性地将酸、醇和植物提取液引入硅藻土孔道，对其进行改性；同时由于硅藻土丰富的孔道结构，能够对气味分子进行吸附富集，使得其在孔道内的浓度远高于外界浓度，从而使得气味分子与酸、醇和植物提取液的反应更加有利于向正向进行，进而增强其除味效果；2）与传统的压制造粒工艺不同，本发明创新性的在硅藻土浆料中加入粘料，促使硅藻土凝聚成块，不易松散而产生灰尘。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

30 ℃搅拌条件下，将17.7份去离子水、0.05份醋酸、0.05份柠檬酸、10份乙醇、10份植物提取液和60份硅藻土依次加入到反应器中，搅拌反应一段时间后得到糊状固体，即为改性后的硅藻土。再加入0.1份纳米银份、1份颜料和0.2份香精，继续搅拌均匀。最后再加入0.01份纤维素，继续搅拌均匀即可得到除味材料。

实施例2

5 ℃搅拌条件下，将6.5份去离子水、2份酒石酸、2份富马酸、1份草酸、0.3份甘油、0.2份正丁醇、20份植物提取液、65份硅藻土依次加入到反应器中，搅拌反应一段时间得到糊状固体，即为改性后的硅藻土。继续加入0.7份季铵盐、0.3六亚甲基胍、1份颜料、0.01份香精，继续搅拌均匀。最后加入0.5份改性纤维素和0.5份氧化镁搅拌均匀后即可得到除味材料。

实施例3

50 ℃搅拌条件下，将8.4份去离子水、1份马来酸、1份琥珀酸、2份1,2-丙二醇、2份1,3-丙二醇、3份植物提取、70份硅藻土依次加入到反应器中，搅拌反应一段时间后得到糊状固体，即为改性后的硅藻土。再加入1份聚六亚甲基胍、2份甲基异噻唑啉酮、2份卡松、5份颜料和2份香精，搅拌均匀。最后再加入0.5份硅酸盐和0.1份淀粉，搅拌均匀即可得到具有除味功能的材料。

实施例4

20 ℃搅拌条件下，将15份去离子水、1份苯甲酸、3份水杨酸、5份乙醇、1份聚乙二醇、20份植物提取液和40份硅藻土依次加入到反应器中，搅拌反应一段时间后得到糊状固体，即为改性后的硅藻土。再加入2份苯酚、2份卤代苯酚、1份颜料和5份香精，继续搅拌均匀。最后再加入1份磷酸盐、2份硫酸盐和2份改性纤维素，搅拌均匀即可得到具有除味功能的材料。

实施例5

25 ℃搅拌条件下，将25份去离子水、5份酒石酸、2份乙二醇、5份乙醇、8份植物提取液和50份硅藻土依次加入到反应器中，搅拌反应一段时间后得到糊状固体，即为改性后的硅藻土。再加入1份纳米银、1份壳聚糖、1份香精，继续搅拌均匀最后再加入1.5份硫酸盐和0.5份改性淀粉，搅拌均匀后即可得到具有除味功能的材料。

为了进一步验证本发明所得除味材料的实际效果，我们在带有内置小风扇的1 m³密闭箱中放入50 g的除味材料并充入一定量的氨气和硫化氢气体模拟卫生间环境，进行了除味实验，两个小时后用气相色谱检测除味后密闭箱中的气体浓度。其中0#是未经过改性的纯硅藻土样品，1#、2#、3#、4#和5#分别为实施列1至实施列5所制备得到的样品。为了进一步验证确实是酸、醇和植物提取液改性后硅藻土的吸附除味能力得到了增强，而不是物料的简单叠加，我们将构成50 g与实施例1-5同重量比的所有原料分开放置于密闭箱中，进行同样的除味实验，1*、2*、3*、4*和5*分别为实施列1至实施列5的对比样品。

表一不同样品的除味效果

由实验结果可知，未经过改性的硅藻土（0#）虽然也具有一定的吸附能力（2小时内对氨气的祛除率为46.6%，对硫化氢的祛除率为57.1%），但除味效果并不理想。而经过酸、醇和植物提取液改性后的硅藻土（1#-5#）其吸附能力大大增强，两小时内对氨气的祛除率都达到了90%以上，同时对硫化氢的祛除率也都达到了85%以上。进一步的对比试验可以发现，只是将构成实施例样品的等量原料放置于试验密闭箱中，而不进行混合改性（1*-5*），其除味效果大大减弱，两小时内对氨气的最高祛除率只有73.6%（2*），而对硫化氢的最高祛除率也只有73.0%（3*）。以上实验结果证明，采用酸、醇和植物提取液等原材料改性后的硅藻土除味材料，能够明显增强其除味性能。

Claims (8)

1.一种改性硅藻土除味材料及其制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下三个步骤：

A. 搅拌条件下，依次将一定量的酸、醇、植物提取液和硅藻土加入到一定量的水中，搅拌反应一段时间后得到糊状固体；

B. 往A所得物质中继续加入一定量的杀菌剂、颜料和香精，搅拌均匀；

C. 最后B所得的糊状固体中加入一定量的粘料，继续搅拌均匀即可得到改性硅藻土除味材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中所述的酸为醋酸、草酸、酒石酸、富马酸、马来酸、琥珀酸、苯甲酸、水杨酸、柠檬酸中的一种或多种的组合，加入量为总重量的0.1%~5%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中所述的醇包括乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、聚乙二醇中的一种或多种的组合，加入量为总重量的0.5%~10%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中所述的植物提取液是指丝兰、银杏叶、茶多酚、 葡萄籽、樟科植物、桉叶油和松油七种植物的混合提取液，重量比为0.1~50 : 0.1~50 : 0.1~20 : 0.1~20 : 0.1~30 : 0.1~80 : 100，此植物提取液PH值为4~6.5，加入量为总重量的3%~20%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中硅藻土投入量为总重量的40%~80%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤B中的抗菌剂为季铵盐、六亚甲基胍、聚六亚甲基胍盐酸盐、纳米银、甲基异噻唑啉酮、卡松、苯酚、卤化苯酚、壳聚糖中的一种或多种的组合，加入量为总重量的0.1%~5%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤B中颜料和香精的加入量分别为总重量的0.01%~5%和0.01%~5%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤C中所述的粘料为纤维素、改性纤维素、淀粉、改性淀粉、氧化镁、硫酸盐、硅酸盐和磷酸盐中的一种或者多种的组合，加入量为总重量的0.01%~5%。