CN108722176A - 一种光触媒甲醛净化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光触媒甲醛净化剂及其制备方法，所述甲醛净化剂由以下原料制得：60~70份酸化无机矿物黏土、8~12份光触媒、6~8份茶多酚、2份表面活性剂、6~12份润湿剂、4~6份粘结剂和39~42份水，所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛。本发明采用酸化无机矿物黏土负载光触媒和茶多酚，利用酸化无机矿物黏土的吸附作用，将甲醛气体吸附在净化剂表面，再经光触媒催化降解；同时采用茶多酚捕获氧气并转换成氧自由基，增加了氧自由基浓度，提高了催化降解效果，从而有效解决了光触媒催化降解率低，甲醛净化不彻底的问题。

Description

一种光触媒甲醛净化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于环境治理、环保技术领域，具体涉及一种甲醛净化剂，尤其涉及一种光触媒甲醛净化剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的高速发展，工农业现代化水平的不断提高，人们生活水平也得到了很大程度的改善，特别是在居住条件方面，人均居住面积大幅度增加，室内装潢也越来越讲究。但久居室内的人却出现了头痛、咳嗽、疲倦等多种不适症状，严重者甚至产生了多种疾病，研究发现这与室内空气污染有相当大的关系。许多地方室内空气中的污染物浓度要高出室外2~5倍，而城市人群每天大约有90％的时间是在室内度过的。因此，重视室内空气质量、防范室内空气污染、检测治理室内空气污染成为大众关注的焦点。
甲醛是室内主要污染物之一，甲醛主要来源于涂料溶剂，胶合板的胶黏剂和一些织物表面。目前对室内装修污染的主要治理方法为炭吸附法，该法是目前最广泛使用的有机气体回收法，它对低浓度的挥发性有机气体、CO2和SO2等的回收较为有效简单易行，而且其费用低廉。商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种。原理是活性炭具有微孔结构，比表面积较大，吸附性较强。与粒状或粉状活性炭相比，活性炭纤维具有更大的比表面积与孔容积。但由于该吸附属于物理吸附，易发生吸附饱和，必须定期进行脱附。
光触媒除甲醛是利用一些纳米材料在紫外光的照射下，价带电子被激发到导带，形成了电子和空穴，与吸附于其表面的O2和H2O作用，生成超氧化物阴离子自由基，O2-和羟基自由基-OH。这些自由基具有很强的氧化分解能力，能破坏有机物中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键，分解有机物为二氧化碳与水。但是光触媒除甲醛的催化率不高，导致除甲醛不彻底，大大限制了光触媒在室内污染治理方面的应用。
发明内容
本发明提供了一种光触媒甲醛净化剂，使用方便，易于保存，除醛高效、彻底，适合多种室内除醛场合。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种光触媒甲醛净化剂，所述甲醛净化剂由以下原料制得：60~70份酸化无机矿物黏土、8~12份光触媒、6~8份茶多酚、2份表面活性剂、6~12份润湿剂、4~6份粘结剂和39~42份水，所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛。
作为优选，所述酸化无机矿物黏土的制备方法为将无机矿物黏土采用2mol/L盐酸浸泡处理20~30小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；所述无机矿物黏土为酸化海泡石、凹凸棒土或蒙脱土，所述无机矿物黏土与盐酸的质量比为1:30~50。将无机矿物黏土经一定浓度的盐酸酸化处理，可以增加其比表面积，提高黏土的物理吸附能力。
作为优选，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯。
作为优选，所述润湿剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600。
作为优选，所述粘结剂为淀粉浆、黄原胶或β-环糊精。
本发明同时提供了一种甲醛净化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将无机矿物黏土采用2mol/L盐酸浸泡处理20~30小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；
(2) 将光触媒、表面活性剂和水搅拌混合分散成均匀分散的悬浮液，待用。由于光触媒难溶于水，因此加入少量表面活性剂，使其在水中形成均匀分散的悬浮液；
(3) 将茶多酚溶于水，制成茶多酚水溶液；
(4) 将酸化无机矿物黏土、光触媒悬浮液、茶多酚水溶液、润湿剂和粘结剂混合均匀，制得软材。通过将酸化无机矿物黏土、光触媒悬浮液、茶多酚水溶液混合均匀，光触媒中的金属离子与酸化无机矿物黏土的金属离子发生离子交换，茶多酚的羟基结构可与酸化无机矿物黏土形成氢键结构，从而将光触媒和茶多酚负载在酸化无机矿物黏土表面。
(5) 将上述软材经挤出机挤出造粒，再经抛丸机抛丸，真空干燥，过80目筛得所需甲醛净化剂。
所制的颗粒状甲醛净化剂，为表面多孔结构的颗粒状物，负载有光触媒和茶多酚。表面的多孔结构有利于物理吸附室内空气中的甲醛气体。光触媒催化分解甲醛的原理为纳米材料在紫外光的照射下，将吸附在其表面的氧气和水催化氧化成O2-和羟基自由基-OH，这些自由基将甲醛氧化降解成二氧化碳和水。由于空气中紫外线的强度有限，导致纳米材料催化氧化生成的自由基也有限，不能彻底催化降解甲醛，此时，负载于酸化无机矿物黏土表面的茶多酚通过捕获空气中的氧气，将其转换成氧自由基，从而增加酸化无机矿物黏土表面的自由基浓度，提高甲醛催化降解的效率，使得甲醛分解更彻底高效。
作为优选，步骤(1)中所述的无机矿物黏土为海泡石、凹凸棒土或蒙脱土，所述无机矿物黏土与盐酸的质量比为1:30~50。
作为优选，步骤(2)中所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯，所述光触媒、表面活性剂和水的质量比为4~6:1:15。
作为优选，步骤(3)中所述茶多酚水溶液的质量浓度为40wt%。
作为优选，步骤(4)中所述粘结剂为淀粉浆、黄原胶或β-环糊精，所述酸化无机矿物黏土、光触媒悬浮液、茶多酚水溶液、润湿剂和粘结剂的质量比为60~70：38~44：15~20：6~12：4~6。光触媒和茶多酚的质量比对甲醛的降解率有一定影响，茶多酚的用量过少则达不到高效降解甲醛的目的；茶多酚的用量过高，则捕获的氧自由基大多都被茶多酚消除，也不能有效催化降解甲醛。
本发明的有益效果为：
1、本发明所制备的甲醛净化剂为颗粒物，便于储存和使用，且使用寿命长，甲醛净化效果好，采用具有丰富储藏量的无机矿物黏土为原料，来源广泛，价格低廉，适合多种室内除醛情形。
2、本发明采用酸化无机矿物黏土负载光触媒和茶多酚，利用酸化无机矿物黏土的吸附作用，将甲醛气体吸附在净化剂表面，再经光触媒催化降解；同时采用茶多酚捕获氧气并转换成氧自由基，增加了氧自由基浓度，提高了催化降解效果，从而有效解决了光触媒催化降解率低，甲醛净化不彻底的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。
实施例1
(1) 将60g海泡石采用3000g 2mol/L盐酸浸泡处理20小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；
(2) 将10g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、2g聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和30g水搅拌混合分散成均匀分散的悬浮液，待用；
(3) 将6g茶多酚溶于9g水，制成15g 40wt%茶多酚水溶液；
(4) 将60g酸化无机矿物黏土、42g光触媒悬浮液、15g茶多酚水溶液、8g聚乙二醇400和5g淀粉浆混合均匀，制得软材；
(5) 将上述软材经挤出机挤出造粒，再经抛丸机抛丸，真空干燥，过80目筛得所需甲醛净化剂。
实施例2
(1) 将65g凹凸棒土采用2700g 2mol/L盐酸浸泡处理25小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；
(2) 将8g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、2g失水山梨糖醇脂肪酸酯和30g水搅拌混合分散成均匀分散的悬浮液，待用；
(3) 将7g茶多酚溶于10.5g水，制成17.5g 40wt%茶多酚水溶液；
(4) 将65g酸化无机矿物黏土、40g光触媒悬浮液、17.5g茶多酚水溶液、12g聚乙二醇200和4g黄原胶混合均匀，制得软材；
(5) 将上述软材经挤出机挤出造粒，再经抛丸机抛丸，真空干燥，过80目筛得所需甲醛净化剂。
实施例3
(1) 将70g蒙脱土采用2100g 2mol/L盐酸浸泡处理30小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；
(2) 将12g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、2g失水山梨糖醇脂肪酸酯和30g水搅拌混合分散成均匀分散的悬浮液，待用；
(3) 将8g茶多酚溶于12g水，制成20g 40wt%茶多酚水溶液；
(4) 将70g酸化无机矿物黏土、44g光触媒悬浮液、20g茶多酚水溶液、6g聚乙二醇600和粘结剂6gβ-环糊精，制得软材；
(5) 将上述软材经挤出机挤出造粒，再经抛丸机抛丸，真空干燥，过80目筛得所需甲醛净化剂。
比较例1
采用与实施例1相同的方法制备甲醛净化剂，不同的是甲醛净化剂中不含茶多酚，制备工艺中没有步骤(3)。
比较例2
采用与实施例1相同的方法制备甲醛净化剂，不同的是无机矿物黏土不经酸化处理，直接取来过筛使用。
比较例3
(1) 将10g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛、2g聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和30g水搅拌混合分散成均匀分散的悬浮液，待用；
(2) 将6g茶多酚溶于9g水，制成15g 40wt%茶多酚水溶液；
(3) 将42g光触媒悬浮液、15g茶多酚水溶液、8g聚乙二醇400和5g淀粉浆混合均匀，制得软材；
(4) 将上述软材经挤出机挤出造粒，再经抛丸机抛丸，真空干燥，过80目筛得所需甲醛净化剂。
测试实验
称取实施例1~3和比较例1~3所制甲醛净化剂5g，置于甲醛初始浓度为50mg/m3的密封干燥容器中，置于室内，分别测试不同净化时间后容器中的甲醛浓度变化，测试结果见表1：
表1
通过表1的测试结果可以看出，本发明所制备的甲醛净化剂净化效果最佳，甲醛降解率高。比较例1所制甲醛净化剂由于未负载茶多酚，光触媒的催化降解能力后期持久性较差；比较例2所制甲醛净化剂所采用的无机矿物黏土未经酸化处理，其吸附有害气体的能力较差，因此甲醛净化效果差；比较例3所制甲醛净化剂不含无机矿物黏土，不能大量吸附有害气体，因此导致甲醛净化效果不佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光触媒甲醛净化剂，其特征在于，所述甲醛净化剂由以下原料制得：60~70份酸化无机矿物黏土、8~12份光触媒、6~8份茶多酚、2份表面活性剂、6~12份润湿剂、4~6份粘结剂和39~42份水，所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛。
2.如权利要求1所述的光触媒甲醛净化剂，其特征在于，所述酸化无机矿物黏土的制备方法为将无机矿物黏土采用2mol/L盐酸浸泡处理20~30小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；所述无机矿物黏土为酸化海泡石、凹凸棒土或蒙脱土，所述无机矿物黏土与盐酸的质量比为1:30~50。
3.如权利要求1所述的光触媒甲醛净化剂，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯。
4.如权利要求1所述的光触媒甲醛净化剂，其特征在于，所述润湿剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600。
5.如权利要求1所述的光触媒甲醛净化剂，其特征在于，所述粘结剂为淀粉浆、黄原胶或β-环糊精。
6.制备权利要求1~5任意一项所述的光触媒甲醛净化剂的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1) 将无机矿物黏土采用2mol/L盐酸浸泡处理20~30小时后，过滤，滤饼经真空干燥，研磨，过200目筛得酸化无机矿物黏土；
(2) 将光触媒、表面活性剂和水搅拌混合分散成均匀分散的悬浮液，待用；
(3) 将茶多酚溶于水，制成茶多酚水溶液；
(4) 将酸化无机矿物黏土、光触媒悬浮液、茶多酚水溶液、润湿剂和粘结剂混合均匀，制得软材；
(5) 将上述软材经挤出机挤出造粒，再经抛丸机抛丸，真空干燥，过80目筛得所需甲醛净化剂。
7.如权利要求6所述的光触媒甲醛净化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的无机矿物黏土为海泡石、凹凸棒土或蒙脱土，所述无机矿物黏土与盐酸的质量比为1:30~50。
8.如权利要求6所述的光触媒甲醛净化剂制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯，所述光触媒、表面活性剂和水的质量比为4~6:1:15。
9.如权利要求6所述的光触媒甲醛净化剂制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述茶多酚水溶液的质量浓度为40wt%。
10.如权利要求6所述的光触媒甲醛净化剂制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述粘结剂为淀粉浆、黄原胶或β-环糊精，所述酸化无机矿物黏土、光触媒悬浮液、茶多酚水溶液、润湿剂和粘结剂的质量比为60~70：38~44：15~20：6~12：4~6。
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