CN108837809A - 一种含茶空气净化剂及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种含茶空气净化剂及其制备和应用，属于空气净化领域，通过将茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种制成粉末，以一定配比与海泡石粉末进行混合搅拌，并制成球体，用石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银的混合物在去离子水搅拌混合之后的悬浮体喷洒在上述球体上，制成所述含茶空气净化剂。该空气净化剂产品含茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种0.5～1份，土状海泡石2～3份，石墨烯2～3份，具备降解甲醛、苯系物、VOC和杀菌抑菌的作用，有效使用时间长，且无二次污染风险，本发明可被广泛应用于需要空气净化的产品上，包括但不局限于汽车坐垫、汽车头枕、枕头、冰箱除味等产品中。

Description

一种含茶空气净化剂及其制备和应用

技术领域

本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种含茶空气净化剂及其制备和应 用。

背景技术

现代的生活和工作方式使得很多人长时间处于室内，因装修涂料、家具、 机器运转等，大量不利于人体健康的气体飘散到空中，若不经常开窗通风， 室内甲醛、苯、甲苯、二甲苯及总挥发性有机物(VOC)的浓度将对人体健 康和工作状态造成不良影响。

空气净化剂是人们用来处理室内空气污染的主要手段。传统的空气净化 剂大多采用活性炭和化工原料制备。但活性炭吸附速度慢，效果不明显，且 使用时效有限，吸附饱和之后便失去活性；化工原料制备的空气净化剂在净 化空气的同时存在产生二次污染的风险。

发明人在研究本技术方案过程中，发现中国发明专利申请CN104785213A 以茶梗为原料制备茶梗填充料，并将其作为汽车坐垫去除车内甲醛。该方案 未将茶梗与其他天然或人工合成材料相结合，以吸附和处理苯、甲苯、二甲 苯及总挥发性有机物，因此所生产的空气净化剂仅具有去除车内甲醛的效果， 未解决杀菌抑菌、去除苯系物等有害物质的技术问题。

发明内容

为此，需要提供一种含茶空气净化剂，来解决现有空气净化剂净化功能 单一、净化效果不佳和存在二次污染风险的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种含茶空气净化剂，按重量份计包括 以下原料：茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种0.5～1份，土状海泡石2～3份， 石墨烯2～3份。

茶叶具有灭菌、抗辐射、抗氧化、去除异味等作用。茶叶中含有水分、 棕榈酸和萜烯类化合物，它们具有很强的吸附性、结合气体分子的能力。茶 叶为多孔性固体，不但有外表的形状结构，而且有错综复杂的内表面微孔结 构，这些微孔结构近似于许多不规则的毛细管，在毛细管壁上分子的范德华 力产生吸附作用后，孔壁上有一个吸附层。

炒制茶叶后的副产茶梗和茶渣每年有上百万吨，茶梗中含有大量维管束， 是茶叶的养分和香气的主要输导组织，茶梗中还含有相当数量的香气物质。 茶叶和茶梗的内表面层上分布着大量的分子，受内层分子的吸引力大于外层 分子的吸引力，受力不平衡。由于分子间的作用力(范德华力)的作用产生 了剩余表面的自由力场，其高表面能使在其周围运动的气体分子碰撞到固体 内表面，即发生吸附。除此之外，茶叶和茶梗中的棕榈酸等分子量大结构复 杂的物质也具有很强的吸附性能，茶多酚的儿茶素上的酚羟基具有提供质子 的活性，有相当强的还原能力，因此，茶叶和茶梗可杀菌抗病及消除甲醛。

海泡石是一种具层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物。收缩率低，可 塑性好，比表面大，吸附性强，还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射 及热稳定等性能，对空气中的有害气体能起到强吸附作用，能够吸附甲醛、 苯、二甲苯等有害气体和空气中的浮游细菌，常被用于制备吸附剂、脱色剂、 净化剂等。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳 纳米材。经研究发现，石墨烯的抗菌能力可能是由于还原过程增加了石墨烯 的锐度，增强了其与细菌之间的接触切割作用，其不仅可以通过接触切割作 用对细菌细胞膜进行破坏，还可以通过大规模的直接抽提细胞膜上的磷脂分 子，来破坏细胞膜并杀死细菌，分子机制很好地诠释了石墨烯的抗菌机理及 细胞毒性原理。

以上三种物质经过配比制成含茶空气净化剂，所述含茶空气净化剂对甲 醛、苯、甲苯、二甲苯等苯系物和VOC不仅具有物理吸附作用，还具有化学 去除作用，吸附量和有效吸附时间都大大提高。石墨烯的应用为该含茶空气 净化剂增加了抑菌抗菌性能。且由于此三种物质都来源于自然界，原料天然， 不会对室内空间产生二次污染。

进一步地，所述含茶空气净化剂按重量份计还包括硫酸银0.1～0.5份。

银离子是银原子失去一个或一个以上电子形成的带正电荷的阳离子，如 Ag⁺、Ag^{2 +}、Ag³⁺等。银离子具有氧化作用，在日常生活中常用于杀菌消毒等。 银的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足 以使其周围空间产生原子氧。原子氧具有强氧化性可以灭菌，Ag⁺可以强烈地 吸引细菌体中蛋白酶上的巯基(-SH)，迅速与其结合在一起，使蛋白酶丧失 活性，导致细菌死亡。当细菌被Ag⁺杀后，Ag⁺又由细菌尸体中游离出来，再 与其它菌落接触，周而复始地进行上述过程，可能是银杀菌持久性的原因。 据测定，水中含Ag⁺为0.01ppm时，就能完全杀死水中的大杆菌，能保持长达 90天内不繁衍出新的菌丛。另外研究还发现银离子可以通过凝固病毒的蛋白 质分子和束缚其DNA分子上的供电子体导致病毒死亡。

所述含茶空气净化剂中在茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种，土状海泡 石，石墨烯的基础上再加入一定量的硫酸银，使其在去除甲醛、苯、甲苯、 二甲苯和VOC之外，还具备很强的杀菌消毒功能。

进一步地，将所述含茶空气净化剂中石墨烯2～3份替换为硫酸银0.1～ 0.5份。

若考虑不同的产品性能和制造成本，使得产品具备一定的层次，所述含 茶空气净化剂中的石墨烯还可以直接替换为硫酸银，制成可去除甲醛、苯、 甲苯、二甲苯和VOC及杀菌消毒的空气净化剂，可适当降低生产成本。由此， 本技术方案所提供的含茶空气净化剂中的原料实际上可以包括：(1)包含茶 梗、茶渣和茶叶中的一种或多种、土状海泡石和石墨烯；(2)包含茶梗、茶 渣和茶叶中的一种或多种、土状海泡石和硫酸银；(3)包含茶梗、茶渣和茶 叶中的一种或多种、土状海泡石、石墨烯和硫酸银。

进一步地，所述含茶空气净化剂水分含量小于3％wt。

空气净化剂的干燥与否，直接影响产品的吸附性能，所述含茶空气净化 剂水分含量小于3％wt能使该空气净化剂的各种原料不会因为吸潮而失去吸 附活性，因此，制作过程中应将原料干燥至水分含量小于3％wt。

进一步地，所述茶包括大红袍茶、龙井茶、铁观音茶、普洱茶和乌龙茶。

不同种类的茶叶制作工艺有别，但其所含化学物质及茶叶和茶梗的天然 结构却相差无几，作为本技术方案的原料取材，主要考虑茶叶和茶梗的结构 和茶多酚成分，因此，用作含茶空气净化剂的含茶原料可以取自生产和销售 大红袍茶、龙井茶、铁观音茶、普洱茶和乌龙茶过程收集的茶梗、茶渣和茶 叶，还可以是毛峰、毛尖、银叶和六安瓜片等茶品种。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：充分结合茶梗、茶渣和 茶叶中的一种或多种与土状海泡石、石墨烯的优点，对空气中的甲醛、苯、 甲苯、二甲苯和VOC等污染物进行高效吸附和分解，得到的所述含茶空气净 化剂有效使用时间长，且无二次污染风险，能持续杀菌抑菌；此外，由于茶 梗、茶渣和茶叶碎末在传统制茶工艺中的利用价值低，在其他行业中的附加 值也不高，多数茶梗、茶渣和茶叶碎末都被浪费掉了，本发明将茶梗、茶渣 和茶叶碎末的优点充分应用到空气净化剂产品中，大大提高了其附加值，降 低了制茶过程的浪费。

本发明还提供可一种所述含茶空气净化剂的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤：

将所述茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种粉碎成粒径为200目的茶粉末， 将土状海泡石粉碎成325目的海泡石粉末，将所述茶粉末和所述海泡石粉末 进行混合搅拌，得到混合料，将所述混合料制成球体，取出静置晾干，得到 球体A；将石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银的混合物与去离子水进行分散 搅拌，得到悬浮体B；

将所述悬浮体B喷洒于所述球体A上，制成球状固体，干燥，得到所述 含茶空气净化剂。

进一步地，按重量份计为所述茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种0.5～1 份与土状海泡石2～3份，按液固比为所述石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银 的混合物与去离子水比值为10～210。

进一步地，所述茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种与土状海泡石采用无 重力混合机混合搅拌5～10分钟，所述石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银的 混合物与去离子水采用超声波搅拌器分散搅拌15～20分钟，所述球体和所述 球状固体采用糖衣锅旋转制备。

由于茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种与土状海泡石比重差异很大，优 选地，采用无重力混合机进行混合搅拌。超声波搅拌器混匀程度最高，混合 细腻、充分，优选地，采用超声波搅拌器分散搅拌所述石墨烯、硫酸银或石 墨烯与硫酸银的混合物与去离子水。为形成颗粒均匀的所述球体A，并使所 述球体A表面均匀涂上所述悬浮体B形成包衣结晶并达到抛光目的，优选采 用糖衣锅制备所述球体A和所述含茶空气净化剂，同时向糖衣锅内通以热风， 可迅速除去水份，最后得到合格的含茶空气净化剂成品。

进一步地，所述干燥的温度为250～320摄氏度。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：制备工序简便，操作简 单，相对于其他采用化学药剂制备的空气净化剂，本发明采用的原料纯天然， 且种类和数量简单，因此，制备过程中不产生污染物，对人体和环境都很健 康。

本发明还提供了所述含茶空气净化剂的应用。

所述含茶空气净化剂有别于一般传统空气净化剂，因其原料都来源于自 然界，不含对人体和环境有毒有害的化学物质，因此，可利用所述含茶空气 净化剂作为汽车坐垫、汽车头枕、枕头、冰箱除味、室内空气净化等产品的 核心原料。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明可被广泛应用于 需要空气净化的产品上，包括但不局限于汽车坐垫、汽车头枕、枕头、冰箱 除味等产品中。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下 结合具体实施例详予说明。

茶梗、茶渣和茶叶为市面上茶厂回收所得，土状海泡石、石墨烯、硫酸 银(化学纯)源自市售。

无重力混合机2000L(WZL-2)购自上海升立机械制造有限公司、糖衣锅 (BY-1250)购自泰州市金泰制药机械有限公司和超声波搅拌器 (DW-S20-3000)购自杭州钛威超声波科技有限公司。

实施例一

本实施例提供一种含茶空气净化剂，按重量份计包括以下原料：大红袍 茶梗、茶渣和茶叶混合物粉末1份，土状海泡石粉末2.5份，石墨烯2份，硫 酸银0.2份，水分含量为2％。

本实施例所述含茶空气净化剂由以下制备方法制得：将回收的大红袍茶 梗、茶渣和茶叶混合物1千克粉碎成粒径为200目的茶粉末，将土状海泡石 粉2.5千克碎成325目粉末，将所述茶粉末和所述海泡石粉末进行混合搅拌， 得到混合料，将所述混合料在糖衣锅里制成球体，取出静置晾干，即得到球 体A；将硫酸银0.2千克与去离子水42千克(按液固比210:1的比例)置于 超声波搅拌器进行超声分散，得到分散液C，将石墨烯2千克与去离子水30 千克(按液固比15:1的比例)置于超声波搅拌器超声分散，得到分散液D， 将C和D混合，得到悬浮体B，其中含银离子0.2％，含石墨烯2.6％，将悬 浮体B喷入糖衣锅内，随着糖衣锅的旋转悬浮体B均匀喷洒于所述球体A上 形成包衣结晶，制成球状固体，取出，将其置于温度为300摄氏度的烘箱中 进行干燥，得到所述含茶空气净化剂。所述含茶空气净化剂为直径2mm圆球 状，抗破碎强度15N，水分含量为2％，吸水率大于180％。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例提供的一种含茶空气净化剂，按重量份 计包括以下原料：龙井茶梗和茶渣粉末0.8份，土状海泡石粉末3份，硫酸银 0.5份，水分含量为2.5％。

本实施例所述含茶空气净化剂由以下制备方法制得：将回收的龙井茶梗 和茶渣混合物2千克粉碎成粒径为200目的茶粉末，将土状海泡石粉6千克 碎成325目粉末，将所述茶粉末和所述海泡石粉末进行混合搅拌，得到混合 料，将所述混合料在糖衣锅里制成球体，取出静置晾干，即得到球体A；将 硫酸银1.25千克与去离子水12.5千克(按液固比10:1的比例)置于超声波搅 拌器进行超声分散，得到悬浮体B，其中含银离子6.8％，将悬浮体B喷入糖 衣锅内，随着糖衣锅的旋转悬浮体B均匀喷洒于所述球体A上形成包衣结晶， 制成球状固体，取出，将其置于温度为320摄氏度的烘箱中进行干燥，得到 所述含茶空气净化剂。所述含茶空气净化剂为直径2.3mm圆球状，抗破碎强 度12N，水分含量为2.5％，吸水率大于180％。

实施例三

与实施例一和二不同的是，本实施例提供的一种含茶空气净化剂，按重 量份计包括以下原料：普洱茶梗和茶叶粉末0.5份，土状海泡石粉末2份，石 墨烯3份，水分含量为1％。

本实施例所述含茶空气净化剂由以下制备方法制得：将回收的普洱茶梗 和茶渣混合物2.2千克粉碎成粒径为200目的茶粉末，将土状海泡石粉5千克 碎成325目粉末，将所述茶粉末和所述海泡石粉末进行混合搅拌，得到混合 料，将所述混合料在糖衣锅里制成球体，取出静置晾干，即得到球体A；将 石墨烯15千克与去离子水750千克(按液固比50:1的比例)置于超声波搅拌 器进行超声分散，得到悬浮体B，其中含石墨烯2％，将悬浮体B喷入糖衣锅 内，随着糖衣锅的旋转悬浮体B均匀喷洒于所述球体A上形成包衣结晶，制 成球状固体，取出，将其置于温度为250摄氏度的烘箱中进行干燥，得到所 述含茶空气净化剂。所述含茶空气净化剂为直径2.8mm圆球状，抗破碎强度 16N，水分含量为1％，吸水率大于180％

实施例四

与实施例一、二和三不同的是，本实施例提供的一种含茶空气净化剂， 按重量份计包括以下原料：铁观音茶梗粉末0.6份，土状海泡石粉末2.3份， 石墨烯2.5份，水分含量为2.6％。

本实施例所述含茶空气净化剂由以下制备方法制得：将回收的铁观音茶 梗3.2千克粉碎成粒径为200目的茶粉末，将土状海泡石粉9.6千克碎成325 目粉末，将所述茶粉末和所述海泡石粉末进行混合搅拌，得到混合料，将所 述混合料在糖衣锅里制成球体，取出静置晾干，即得到球体A；将石墨烯10.4 千克与去离子水600千克(按液固比60:1的比例)置于超声波搅拌器进行超 声分散，得到悬浮体B，其中含石墨烯1.6％，将悬浮体B喷入糖衣锅内，随 着糖衣锅的旋转悬浮体B均匀喷洒于所述球体A上形成包衣结晶，制成球状 固体，取出，将其置于温度为250摄氏度的烘箱中进行干燥，得到所述含茶 空气净化剂。所述含茶空气净化剂为直径3mm圆球状，抗破碎强度18N，水 分含量为2.6％，吸水率大于180％

实施例五

与实施例一至四不同的是，本实施例提供的一种含茶空气净化剂，按重 量份计包括以下原料：龙井茶梗粉末1份，土状海泡石粉末2.8份，硫酸银 0.5份，水分含量为0.8％。

本实施例所述含茶空气净化剂由以下制备方法制得：将回收的龙井茶梗3 千克粉碎成粒径为200目的茶粉末，将土状海泡石粉8.4千克碎成325目粉末， 将所述茶粉末和所述海泡石粉末进行混合搅拌，得到混合料，将所述混合料 在糖衣锅里制成球体，取出静置晾干，即得到球体A；将硫酸银1.5千克与去 离子水200千克(按液固比133:1的比例)置于超声波搅拌器进行超声分散， 得到悬浮体B，其中含硫酸银0.7％，将悬浮体B喷入糖衣锅内，随着糖衣锅 的旋转悬浮体B均匀喷洒于所述球体A上形成包衣结晶，制成球状固体，取 出，将其置于温度为290摄氏度的烘箱中进行干燥，得到所述含茶空气净化 剂。所述含茶空气净化剂为直径2.4mm圆球状，抗破碎强度16N，水分含量 为0.8％，吸水率大于180％。

对上述实施例所制得的含茶空气净化剂产品进行降解性能测定。将实施 例一至五制得的产品置于1.05×1.05×1.05m³可视有机玻璃材质空间内，检测 仪器为“锦程”十合一空气质量检测仪，检测条件为室温25±5摄氏度，湿 度为85％的检测空间内，空间内静置一定初始浓度的甲醛、苯系物，1h后测 量处理后的浓度，测量结果见表1。

表1含茶空气净化剂净化性能测定结果

经过一个月后，于同样的测定条件下，再次测量实施例一至五所述含茶 空气净化剂产品的降解性能，测量结果见表2。

表2一个月后含茶空气净化剂净化性能测定

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非 因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所 述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等 效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均 包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含茶空气净化剂，其特征在于，按重量份计包括以下原料：茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种0.5～1份，土状海泡石2～3份，石墨烯2～3份。

2.根据权利要求1所述的含茶空气净化剂，其特征在于，所述含茶空气净化剂按重量份计还包括硫酸银0.1～0.5份。

3.根据权利要求1所述的含茶空气净化剂，其特征在于，将所述含茶空气净化剂中石墨烯2～3份替换为硫酸银0.1～0.5份。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的含茶空气净化剂，其特征在于，所述含茶空气净化剂水分含量小于3％wt。

5.根据权利要求4所述的含茶空气净化剂，其特征在于，所述茶包括大红袍茶、龙井茶、铁观音茶、普洱茶和乌龙茶。

6.权利要求1～3中任一项所述含茶空气净化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种粉碎成粒径为200目的茶粉末，将土状海泡石粉碎成325目粉末，将所述茶粉末和所述海泡石粉末进行混合搅拌，得到混合料，将所述混合料制成球体，取出静置晾干，得到球体A；将石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银的混合物与去离子水进行分散搅拌，得到悬浮体B；

将所述悬浮体B喷洒于所述球体A上，制成球状固体，干燥，得到所述含茶空气净化剂。

7.根据权利要求6所述含茶空气净化剂的制备方法，其特征在于，按重量份计为所述茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种0.5～1份与土状海泡石2～3份，按液固比为所述石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银的混合物与去离子水比值为10～210。

8.根据权利要求7所述含茶空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述茶梗、茶渣和茶叶中的一种或多种与土状海泡石采用无重力混合机混合搅拌5～10分钟，所述石墨烯、硫酸银或石墨烯与硫酸银的混合物与去离子水采用超声波搅拌器分散搅拌15～20分钟，所述球体和所述球状固体采用糖衣锅旋转制备。

9.根据权利要求8所述含茶空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为250～320摄氏度。

10.权利要求1～3中任一项所述含茶空气净化剂的应用。