CN108786432A - 一种生物酶空气净化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种生物酶空气净化剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种生物酶空气净化剂及其制备方法与应用。通过选取特定酶种分别溶解后提取上清液，然后将各上清液混合复配，低温浓缩后纯化得到酶混合液；加入茶多酚、柠檬酸和激活剂并搅拌均匀，然后接入特定微生物菌剂即制备成生物酶空气净化剂。该生物酶空气净化剂通过分解作用，能够长期去除空气中甲醛、苯、二甲苯、TVOC以及其他异味源的有机物，还具有杀菌功效，整个过程环保无毒，不产生二次污染。

Description

一种生物酶空气净化剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种生物酶空气净化剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着社会经济的快速发展和生活水平的不断提高，伴随着的环境污染也越来越严重。尤其是装潢材料、家具、烟草、家电等造成的室内环境污染问题，业已成为影响人类健康的一大杀手。因此，急需开发出一种具有降解空气中挥发性有机物且无公害无副作用的空气净化剂，以满足人们对生活、工作等室内场所的空气质量的要求。
现今在空气净化领域常见使用的技术：
1、物理吸附技术，利用物理吸附作用，将污染物分子或原子团固定到活性碳等蜂窝状颗粒填料中。需要定期更换填料，有效面积小，持续时间短，治理程度有限，对气体污染治理效果差。
2、超声波技术，利用治理装置产生一定频率的电磁波或超声波，以此去除空气中的细菌、灰尘和简单气体污染物，对污染气体治理效果不明显。
3、物理封闭技术，通过涂刷、喷涂、浸泡等形式，使治理产品均匀覆盖在建材、家具等表面，形成一层致密的薄膜，使材料中的污染物质无法释放到空气中，防止对人体造成伤害，但可能造成二次污染，持续效果不稳定。
4、蒸汽吸附技术，这类方法利用了部分VOC挥发物溶于水，尤其是易容于高温状态水的原理，同时利用了鼻粘膜感知特性进行气味掩盖。然而一旦水分蒸发，VOC分子将依旧存在，无法从源头及根本上解决VOC问题。
5、静电吸附技术，静电除尘技术通过钨丝连续释放高压静电，让随空气进来的灰尘和细菌都带上正电荷，然后被负电极吸附。净化速度较慢，并对人体有一定辐射。
6、负离子吸附技术，利用负氧离子发生装置，产生较高浓度的负氧离子，通过负氧离子的带电性和氧化性来治理污染物。治理强度不高，治理范围有限，负氧离子易转化成臭氧，而造成二次污染。
7、臭氧空气消毒技术，臭氧分子由三个氧原子组成的，化学性质极不稳定。如果遇到空气中的污染物时，臭氧中的氧立即“冲向”污染颗粒物后引起“爆炸”，从而消灭空气中的污染颗粒物。对人体有伤害，需要经常操作。
8、紫外线杀菌技术，在医疗行业普遍使用紫外线灯来消毒室内空气，但紫外线杀菌技术并不能对VOC等挥发气味起作用，长期使用可能致癌。
9、光触媒净化技术，利用二氧化钛做催化剂，在光照的条件下，将附近的空气分解成具有强氧化性的超氧化物和羟基原子团，对污染物进行氧化，使其成为二氧化碳和水，但在氧化过程中容易损害物品，并易使VOC二次爆发。
10、化学清除法，通过将不同的化学试剂固定放置或喷涂于墙体、建材表面，利用化学反应有针对性的直接处理某项或几项污染物。持续时间较短，个别治理产品有毒性的副作用，易造成二次污染。
因此，具有生物分解性和安全性的空气净化技术，成为了国内外的研究热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物酶空气净化剂及其制备方法与应用。通过选取特定酶种分别溶解后提取上清液，然后将各上清液混合复配，低温浓缩后纯化得到酶混合液；加入茶多酚、柠檬酸和激活剂并搅拌均匀，然后接入特定微生物菌剂即制备成生物酶空气净化剂。该生物酶空气净化剂通过分解作用，能够长期去除空气中甲醛、苯、二甲苯、TVOC以及其他异味源的有机物，还具有杀菌功效，整个过程环保无毒，不产生二次污染。
本发明的技术方案为：
一种生物酶空气净化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选用酶活力≥600U/mg的生物酶作为酶种；
(2)在10-20℃下，将酶种加入去离子水中浸提，取上清液备用；
(3)将上清液于20-30℃下静置2-5小时；
(4)在0.1-0.5MPa条件下，将步骤(3)静置后的上清液用超滤膜进行过滤，得到酶活力≥20000U/mL的酶混合液；
(5)加入茶多酚、柠檬酸和激活剂，搅拌均匀；
(6)接入微生物菌剂即制备得到生物酶空气净化剂。
优选地，上述酶种包括28-35重量份的氧化还原酶、20-26重量份的蛋白酶、18-22重量份的果胶酶、15-20重量份的脂肪酶和10-18重量份的纤维素酶。
优选地，步骤(2)中去离子水加入量为各酶种重量的5-10倍，浸提时间为3-5小时。
优选地，步骤(4)中超滤膜孔径为0.005-0.01um。
优选地，步骤(5)中茶多酚加入量为酶混合液重量的1-2％，柠檬酸加入量为酶混合液重量的2-5％，激活剂加入量为酶混合液重量的0.1-4％。
优选地，上述激活剂为谷胱甘肽。
优选地，上述微生物菌剂包括20-25重量份的嗜酸乳杆菌、15-22重量份的酵母菌、10-15重量份的乳酸菌和18-26重量份的苏云金芽孢杆菌，微生物菌剂加入量为酶混合液重量的8-12％。
上述制备方法制备得到的生物酶空气净化剂。
上述生物酶空气净化剂在室内空气净化领域的应用，具体方法为：先对房间墙体和室内家具进行蒸汽消毒处理，对整个空间的空气进行加湿处理，然后全面喷涂生物酶空气净化剂，喷涂完成之后对室内进行48小时封闭。
本发明生物酶空气净化剂净化空气原理：采用生物分解原理，嗜酸乳杆菌、幼儿乳杆菌、酵母菌、乳酸菌和苏云金芽孢杆菌以24小时72代的几何数递增繁殖，结合加入的氧化还原酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶和纤维素酶，在微生物和酶的双重作用下，将异味源的有机物进行捕捉并彻底分解，产生二氧化碳和水，有害气体减少后，微生物群落部分死亡，部分进入休眠状态，当有害气体出现释放时，微生物群落被激活繁殖，可长期对有害气体进行降解。
本发明的有益效果如下：
本发明通过结合特定生物酶和特定微生物的双重降解作用制备成生物酶空气净化剂。该生物酶空气净化剂通过分解作用，能够长期去除空气中甲醛、苯、二甲苯、TVOC以及其他异味源的有机物，还具有杀菌功效，整个过程环保无毒，不产生二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种生物酶空气净化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选用酶活力≥600U/mg的氧化还原酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶和纤维素酶作为酶种，其中，氧化还原酶32重量份、蛋白酶23重量份、果胶酶18重量份、脂肪酶16重量份、纤维素酶11重量份；
(2)在15℃下，分别将各酶种加入到5倍重量的去离子水中浸提3.5小时，分别取上清液备用；
(3)在40℃下，将各上清液混合后搅拌30min，然后在25℃下静置3小时；
(4)在0.2MPa条件下，将混合后的上清液通过膜孔径为0.005um的超滤膜，此时酶液活力单位达到2500-3000U/mL，将该酶液再次通过0.005um的超滤膜，精制出活力单位为≥20000U/mL的酶混合液；
(5)加入占酶混合液重量1.5％的茶多酚、占酶混合液重量3％的柠檬酸和占酶混合液重量1.5％的激活剂谷胱甘肽，搅拌均匀；
(6)接入占酶混合液重量10％的微生物菌剂，包括20重量份的嗜酸乳杆菌、18重量份的酵母菌、11重量份的乳酸菌和18重量份的苏云金芽孢杆菌，即制备得到生物酶空气净化剂。
将上述生物酶空气净化剂用于净化新装修后的室内空气，先对房间墙体和室内家具进行蒸汽消毒处理，对整个空间的空气进行加湿处理，然后全面喷涂生物酶空气净化剂，喷涂完成之后对室内进行48小时封闭，经过净化后的室内空气可显著降低甲醛、苯、二甲苯、TVOC和有害细菌的含量，并且作用持久，不产生二次污染。
实施例2
一种生物酶空气净化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选用酶活力≥600U/mg的氧化还原酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶和纤维素酶作为酶种，其中，氧化还原酶28重量份、蛋白酶25重量份、果胶酶19重量份、脂肪酶18重量份、纤维素酶10重量份；
(2)在20℃下，分别将各酶种加入到8倍重量的去离子水中浸提4小时，分别取上清液备用；
(3)在35℃下，将各上清液混合后搅拌40min，然后在25℃下静置5小时；
(4)在0.5MPa条件下，将混合后的上清液通过膜孔径为0.008um的超滤膜，此时酶液活力单位达到2500-3000U/mL，将该酶液再次通过0.008um的超滤膜，精制出活力单位为≥20000U/mL的酶混合液；
(5)加入占酶混合液重量2％的茶多酚、占酶混合液重量2％的柠檬酸和占酶混合液重量0.8％的激活剂谷胱甘肽，搅拌均匀；
(6)接入占酶混合液重量8％的微生物菌剂，包括21重量份的嗜酸乳杆菌、16重量份的酵母菌、14重量份的乳酸菌和18重量份的苏云金芽孢杆菌，即制备得到生物酶空气净化剂。
将上述生物酶空气净化剂用于净化新装修后的室内空气，先对房间墙体和室内家具进行蒸汽消毒处理，对整个空间的空气进行加湿处理，然后全面喷涂生物酶空气净化剂，喷涂完成之后对室内进行48小时封闭，经过净化后的室内空气可显著降低甲醛、苯、二甲苯、TVOC和有害细菌的含量，并且作用持久，不产生二次污染。
实施例3
一种生物酶空气净化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选用酶活力≥600U/mg的氧化还原酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶和纤维素酶作为酶种，其中，氧化还原酶34重量份、蛋白酶20重量份、果胶酶20重量份、脂肪酶16重量份、纤维素酶10重量份；
(2)在10℃下，分别将各酶种加入到10倍重量的去离子水中浸提5小时，分别取上清液备用；
(3)在50℃下，将各上清液混合后搅拌45min，然后在20℃下静置4.5小时；
(4)在0.1MPa条件下，将混合后的上清液通过膜孔径为0.01um的超滤膜，此时酶液活力单位达到2500-3000U/mL，将该酶液再次通过0.01um的超滤膜，精制出活力单位为≥20000U/mL的酶混合液；
(5)加入占酶混合液重量1％的茶多酚、占酶混合液重量3％的柠檬酸和占酶混合液重量2％的激活剂谷胱甘肽，搅拌均匀；
(6)接入占酶混合液重量12％的微生物菌剂，包括20重量份的嗜酸乳杆菌、15重量份的酵母菌、11重量份的乳酸菌和19重量份的苏云金芽孢杆菌，即制备得到生物酶空气净化剂。
将上述生物酶空气净化剂用于净化新装修后的室内空气，先对房间墙体和室内家具进行蒸汽消毒处理，对整个空间的空气进行加湿处理，然后全面喷涂生物酶空气净化剂，喷涂完成之后对室内进行48小时封闭，经过净化后的室内空气可显著降低甲醛、苯、二甲苯、TVOC和有害细菌的含量，并且作用持久，不产生二次污染。
性能测试
选取3间刚装修好的100m2的房间(甲醛浓度相同)，测量出每个房间内的甲醛和二甲苯浓度，记为初始甲醛含量。在密闭的房间内，分别将实施例1至3中的生物酶空气净化剂喷涂于上述3个房间，关闭房间门窗，经过24小时再采集房间内空气样品，记为24h后甲醛和二甲苯的含量，根据样品中检测出的浓度，计算出生物酶空气净化剂对甲醛和二甲苯的去除效率，结果如下表1所示。
表1生物酶空气净化剂去除甲醛和二甲苯测试
组别 甲醛去除率 二甲苯去除率
实施例1 94.5％ 97.2％
实施例2 95.2％ 97.5％
实施例3 95.6％ 96.8％
分别对实施例1至3中的生物酶空气净化剂进行金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抗菌试验分析，结果如下表2所示。
表2生物酶空气净化剂抗菌性能测试
从上述测试结果可以看出，本发明制备的生物酶空气净化剂可有效去除室内空气中的甲醛和二甲苯去除率高达94％以上，同时可以抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌，其抑菌率高达91％以上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)选用酶活力≥600U/mg的生物酶作为酶种；
(2)在10-20℃下，将酶种加入去离子水中浸提，取上清液备用；
(3)将上清液于20-30℃下静置2-5小时；
(4)在0.1-0.5MPa条件下，将步骤(3)静置后的上清液用超滤膜进行过滤，得到酶活力≥20000U/mL的酶混合液；
(5)加入茶多酚、柠檬酸和激活剂，搅拌均匀；
(6)接入微生物菌剂即制备得到生物酶空气净化剂。
2.根据权利要求1所述的一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述酶种包括28-35重量份的氧化还原酶、20-26重量份的蛋白酶、18-22重量份的果胶酶、15-20重量份的脂肪酶和10-18重量份的纤维素酶。
3.根据权利要求1所述的一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中去离子水加入量为酶种重量的5-10倍，浸提时间为3-5小时。
4.根据权利要求1所述的一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中超滤膜孔径为0.005-0.01um。
5.根据权利要求1所述的一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中茶多酚加入量为酶混合液重量的1-2％，柠檬酸加入量为酶混合液重量的2-5％，激活剂加入量为酶混合液重量的0.1-4％。
6.根据权利要求1所述的一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述激活剂为谷胱甘肽。
7.根据权利要求1所述的一种生物酶空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂包括20-25重量份的嗜酸乳杆菌、15-22重量份的酵母菌、10-15重量份的乳酸菌和18-26重量份的苏云金芽孢杆菌，微生物菌剂加入量为酶混合液重量的8-12％。
8.根据权利要求1至7中所述的任一种制备方法制备得到的生物酶空气净化剂。
9.权利要求8所述的一种生物酶空气净化剂在室内空气净化领域的应用，具体方法为：先对房间墙体和室内家具进行蒸汽消毒处理，对整个空间的空气进行加湿处理，然后全面喷涂生物酶空气净化剂，喷涂完成之后对室内进行48小时封闭。
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