CN109092053A - 一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒及其制备方法，属于空气净化技术领域，由于其含有2:1型层链状晶体结构的百纳土，百纳土本身具有独特的微观结构和荷电性质，可以将空气中绝大多数具有极性的有害气体吸附，其次，海泡石、麦饭石和硅藻纯均具有较大的孔隙度，相互配合可以具有稳定的结构和长久的吸附性，不仅吸附性强，还具有较好的流变性能和催化性能，同时其配方中含有的冷触媒不仅能够催化甲醛与空气中的氧气发生反应，而且在催化反应过程中冷触媒本身不直接参与反应，能够有效提升空气净化颗粒对甲醛的分解作用，增加空气净化颗粒的使用周期，长期有效的分解甲醛。

Description

一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒及其制备方法。

背景技术

新装修家居的建筑材料，室内摆放的家具、油漆的底板以及新买的车都会产生甲醛、苯、二甲苯、氡等有毒气体，危害人体健康，且这些有毒气体会长时间地停留在人们居住环境中，甲醛是胶黏剂的重要组成部分，所以凡是涉及到胶黏剂的，包括人造板、涂料（主要是墙面基层））、地毯、家具都会含有甲醛，如果单项超标必然会引起空气质量的不达标。另外值得注意的是，即使每项产品都在范围之内，如果房间中这些含有甲醛的建材太多，累加起来也容易引起空气质量不合格。甲醛超标主要有三点严重危害：1. 致敏作用：皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘；2. 刺激作用 ：甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛；3. 致突变作用：高浓度甲醛还是一种基因毒性物质，实验动物在实验室高浓度吸入的情况下，可引起鼻咽肿瘤。

现有的除甲醛的方法及产品主要为：通风、绿植、空气净化剂、活性炭、炭合成类颗粒。这些方法及产品最大的缺点在于：治理不彻底、效率低、容易产生二次污染等。市面上现有的室内除醛产品主要是活性炭和炭合成类颗粒，这些产品主要以活性炭、凹凸棒土为主要原料，它们存在如下缺点：有效期短，仅仅一个月，但是甲醛在室内挥发的时间是3-15年，因此，由于活性炭和炭合成类颗粒只有有限的吸附作用，容易饱和，存在二次挥发的缺点。

现有技术中的有效吸附甲醛的空气净化剂，一部分采用纯植物制造，一部 分采用化学试剂；对于采用纯植物制造的有效吸附甲醛的空气净化剂，虽然对身体不会造成影响，但是，从植物提取成分的过程复杂，而且对甲醛的去除效果有限；对于采用化学试剂配置的有效吸附甲醛的空气净化剂，虽然制作过程简单，去除效果好，但是，化学试剂自身具有一定的毒性对人体存在一定影响，在处理污染物的过程中，也可能造成二次污染。因此，亟待开发一种可以长效分解甲醛并且可以循环使用的空气净化产品。

发明内容

本发明提供一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒及其制备方法，旨在提供一种可以在3~15年长期自行分解甲醛的可循环使用的新型空气净化产品，通过吸附和分解甲醛实现室内空气净化，自行分解甲醛，无需晾晒且不会产生二次污染。

本发明提供的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供的一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒包括以下重量份的原料：百纳土30份、冷触媒10份、海泡石10份、硅藻纯10份、麦饭石10份、矿晶20份、电气石10份，其中，所述百纳土为2:1型层链状晶体结构，1立方微米的所述电气石中至少含有100万大小不一的孔穴，所述硅藻纯为盘状硅藻，所述硅藻纯的孔隙率大于80%且所述硅藻纯的空隙分布表面积占比大于70%。

可选的，所述海泡石采用化学沉降法配合离心分离法提纯制取，所述海泡石为采用离子交换法活化后的350纳米级海泡石粉体。

可选的，所述百纳土为含水镁铝硅酸盐矿物，所述百纳土包括以下重量份数的原料：氧化镁20份、三氧化二铁30份、三氧化二铝30份和二氧化硅20份。

可选的，所述麦饭石为硅酸盐矿物，所述麦饭石为80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉。

可选的，所述新型复合空气净化颗粒还包括以下重量份的原料：负离子粉5份、纳米银颗粒5份、竹炭碳纤维10份。

可选的，所述新型复合空气净化颗粒为0.05~0.8纳米级的纳米多分子颗粒，所述纳米多分子颗粒具有晶体极性结构，所述新型复合空气净化颗粒的1纳米级以下微孔数是活性炭的至少8000倍以上。

第二方面，本发明提供的一种制备上述的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的方法包括：

取10份海泡石采用化学沉降法配合离心分离法提纯，提纯之后粉碎至350纳米级粉体，并采用粒子交换法进行活化；

取30份百纳土提纯之后采用酸活化法进行活化，活化之后粉碎至250纳米级颗粒，所述百纳土为2:1型层链状晶体结构，1立方微米的所述电气石中至少含有100万大小不一的孔穴；

取10份硅藻纯、10份麦饭石、20份矿晶和10份电气石分别粉碎至250纳米级粉体，其中，所述硅藻纯的孔隙率大于80%且所述硅藻纯的空隙分布表面积占比大于70%，所述麦饭石为80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉；

将粉碎之后的百纳土、海泡石、硅藻纯、麦饭石、矿晶、电气石混合之后，添加10份冷触媒之后在20摄氏度的低温环境下压缩制成颗粒状，最后采用120摄氏度高温快速烘干之后，即制得所述的新型复合空气净化颗粒。

可选的，采用的百纳土为含水镁铝硅酸盐矿物，所述百纳土包括以下重量份数的原料：氧化镁20份、三氧化二铁30份、三氧化二铝30份和二氧化硅20份。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例提供一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒中含有2:1型层链状晶体结构的百纳土，百纳土本身具有独特的微观结构和荷电性质，可以将空气中绝大多数具有极性的有害气体吸附，其次，海泡石、麦饭石和硅藻纯均具有较大的孔隙度，相互配合可以具有稳定的结构和长久的吸附性，不仅吸附性强，还具有较好的流变性能和催化性能，其配方中含有的矿晶和电气石在吸附有害气体的同时，还可以进行离子交换，实现吸附不同粒子大小的有害气体，同时其配方中含有的冷触媒不仅能够催化甲醛与空气中的氧气发生反应，还能够催化氨气、甲苯、二甲苯、硫化氢以及TVOC等多种有害气体与氧气产生反应，进而生产水和二氧化碳，而且在催化反应过程中冷触媒本身不直接参与反应，有害气体反应之后冷触媒不变化也不丢失，能够有效提升空气净化颗粒对甲醛的分解作用，达到自行分解甲醛的目的，增加空气净化颗粒的使用周期，长期有效的分解甲醛，可以吸附并分解空气中的有害物质，起到净化空气的作用，提供了一种可以在3~15年长期自行分解甲醛的可循环使用的新型空气净化产品，通过吸附和分解甲醛实现室内空气净化，自行分解甲醛，无需晾晒且不会产生二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种新型复合空气净化颗粒与已有技术中的活性炭和空气净化剂的除甲醛效果对比图；

图2为本发明实施例的一种新型复合空气净化颗粒与其他配比的空气净化颗粒之间的除甲醛效果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒包括以下重量份的原料：百纳土30份、冷触媒10份、海泡石10份、硅藻纯10份、麦饭石10份、矿晶20份、电气石10份，其中，所述百纳土为2:1型层链状晶体结构，1立方微米的所述电气石中至少含有100万大小不一的孔穴，所述硅藻纯为盘状硅藻，所述硅藻纯的孔隙率大于80%且所述硅藻纯的空隙分布表面积占比大于70%。

其中，本发明实施例的一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒采用的海泡石为采用化学沉降法配合离心分离法提纯制取并采用离子交换法活化后的350纳米级海泡石粉体，本申请的申请人经过大量的试验之后发现，350纳米级海泡石粉体具有较好的孔隙率，其具有较好的吸附性能、流变性能和催化性能，对甲醛等有害气体具有较强的吸附和捕捉等性能。

本发明实施例提供的新型复合空气净化颗粒采用的百纳土为含水镁铝硅酸盐矿物，该种百纳土包括以下重量份数的原料：氧化镁20份、三氧化二铁30份、三氧化二铝30份和二氧化硅20份。根据大量的研究发现，含水镁铝硅酸盐矿物为2:1型层链状晶体结构，2:1型层链状晶体结构的百纳土本身具有独特的微观结构和荷电性质，具有较好的胶体性、吸附性、粘结性和催化性，可以将空气中绝大多数具有极性的有害气体吸附，并且还具有一定的灭菌、除臭、祛毒和杀虫性等功能，在吸附空气中的有害气体时会产生粒子交换吸附，进而可以将有害气体中的大多数带电极的有害气体，可起到优先除醛的作用。

本发明实施例提供的新型复合空气净化颗粒采用的麦饭石为硅酸盐矿物，主体为硅酸盐矿物的麦饭石为80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉，大量的试验数据表明，80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉是一种富孔矿物吸附剂，具有稳定的结构和长久的吸附性。

本发明实施例提供的新型复合空气净化颗粒采用的硅藻纯为盘状硅藻，其孔隙率大于80%且空隙分布表面积占比大于70%，硅藻纯为硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，可以吸附空气中的游离甲醛、苯等有害物质和水分子，具有很高的化学和物理稳定性。

本发明实施例的新型复合空气净化颗粒采用的矿晶具有极大的比表面积和极高的孔隙率，其粒子表面具有无数微小细孔，能够吸附有害气体并发生粒子交换作用。矿晶由于孔隙多，孔隙大小是纳米级的，孔隙表面带极性等特性。对比相同数目的孔隙，对纳米级分子大小的极性气体化合物有强效的吸附作用。甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯的分子直径都在0.4-0.62纳米之间，而且这些化合物都是极性分子，都是纳米级的极性化合物，可以很好的被矿晶吸附。

本发明实施例的新型复合空气净化颗粒采用的电气石是采用电气石原矿经过去除杂质后，经过机械粉碎得到的粉体，能够持续释放负氧离子，具有离子交换、吸附分离和催化干燥作用，1立方微米的电气石中至少含有100万大小不一的孔穴，该种孔穴大小不一，可以吸附不同粒径大小的有害气体物质。

本发明实施例的新型复合空气净化颗粒采用的冷触媒又称自然触媒，能在常温条件下起催化反应，在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质，由单纯的物理吸附转变为化学吸附，边吸附边分解，祛除甲醛、苯、二甲苯、甲苯、TVOC等有害气体，生成水和二氧化碳，在催化反应过程中，冷触媒本身并不直接参与反应，反应后冷触媒不变化不丢失，长期发挥作用。

本发明实施例的新型复合空气净化颗粒将海泡石、麦饭石和电气石相结合可以吸附空气中的甲醛、苯、氨等有毒有害的纳米级小分子极性物质，而硅藻纯除了可以吸附微米级的大分子空气杂质、还可以为矿晶提供吸附通道，提高矿晶的吸附效果，相互结合之后，不仅可以提高矿晶的吸附速度，还可以实现矿晶、电气石针对极性分子进行高效吸附，实现空气净化颗粒的循环使用。

进一步的，本发明实施例的新型复合空气净化颗粒还包括以下重量份的原料：负离子粉5份、纳米银颗粒5份、竹炭碳纤维10份。其中，负离子粉是电气石粉与镧系元素或者稀土元素形成的粉状混合物，其中稀土元素的配比比例大大超过了电气石粉，稀土占到了60%以上。负离子粉可以源源不断的向空气中释放负离子，其释放的负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响。纳米银颗粒可以释放出游离的银离子（Ag+），这些银离子通过与细菌壁上巯基结合，阻断细菌的呼吸链，最终杀死附着在材料表面的细菌。在新型复合空气净化颗粒的配方中添加负离子粉、纳米银颗粒和竹炭碳纤维，不仅可以增加释放对人体有益的负离子，还可以与电气石相结合提高新型复合空气净化颗粒的除菌抑菌效果。

本发明实施例提供的新型复合空气净化颗粒将百纳土、硅藻纯、矿晶、麦饭石、海泡石、电气石和冷触媒按照重量份数比为3:1:2:1:1:1:1的比例相互混合之后，粉碎之后经低温压缩制成0.05~0.8纳米级的纳米多分子颗粒，该种混合比例制成的纳米多分子颗粒具有晶体极性结构，并且具有1纳米级以下微孔数是活性炭的至少8000倍以上，晶体极性结构可以将空气中带有电荷极性的有害气体吸附，并且其表面具有极多的微孔，可以提高其吸附效率，进而提高本发明实施例的新型复合空气净化颗粒对空气中有害气体的处理效果。本发明实施例将具有共同的微观晶体结构、天然纳米级晶格间隙的百纳土、硅藻纯、矿晶、麦饭石、海泡石、电气石等各类矿物质高分子聚合，其高比表面积(孔隙数量多)、高渗透性、以及孔隙表面带有极性等特点，对甲醛、苯等极性有害气体有更好的吸附及分解，从而可以快速去除空气中的有害物质。

本发明实施例提供一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒中含有2:1型层链状晶体结构的百纳土，百纳土本身具有独特的微观结构和荷电性质，可以将空气中绝大多数具有极性的有害气体吸附，其次，海泡石、麦饭石和硅藻纯均具有较大的孔隙度，相互配合可以具有稳定的结构和长久的吸附性，不仅吸附性强，还具有较好的流变性能和催化性能，其配方中含有的矿晶和电气石在吸附有害气体的同时，还可以进行离子交换，实现吸附不同粒子大小的有害气体，同时其配方中含有的冷触媒不仅能够催化甲醛与空气中的氧气发生反应，还能够催化氨气、甲苯、二甲苯、硫化氢以及TVOC等多种有害气体与氧气产生反应，进而生产水和二氧化碳，而且在催化反应过程中冷触媒本身不直接参与反应，有害气体反应之后冷触媒不变化也不丢失，能够有效提升空气净化颗粒对甲醛的分解作用，达到自行分解甲醛的目的，增加空气净化颗粒的使用周期，长期有效的分解甲醛，可以吸附并分解空气中的有害物质，起到净化空气的作用，提供了一种可以在3~15年长期自行分解甲醛的可循环使用的新型空气净化产品，通过吸附和分解甲醛实现室内空气净化，自行分解甲醛，无需晾晒且百纳土、硅藻纯、矿晶、麦饭石、海泡石、电气石和冷触媒均为纯天然物质，在去除甲醛的同时不会产生二次污染。

另一方面，本发明实施例还提供一种制备上述的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的方法，该方法包括如下步骤：

取10份海泡石采用化学沉降法配合离心分离法提纯，提纯之后粉碎至350纳米级粉体，并采用粒子交换法进行活化以备用；

取30份百纳土提纯之后采用酸活化法进行活化，活化之后粉碎至250纳米级颗粒以备用，所述百纳土为2:1型层链状晶体结构，1立方微米的所述电气石中至少含有100万大小不一的孔穴；

取10份硅藻纯、10份麦饭石、20份矿晶和10份电气石分别粉碎至250纳米级粉体以备用，其中，所述硅藻纯的孔隙率大于80%且所述硅藻纯的空隙分布表面积占比大于70%，所述麦饭石为80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉；

将上述粉碎之后的百纳土、海泡石、硅藻纯、麦饭石、矿晶、电气石混合之后，添加10份冷触媒之后在20摄氏度的低温环境下压缩制成颗粒状，最后采用120摄氏度高温快速烘干之后，即制得上述的新型复合空气净化颗粒，该种新型复合空气净化颗粒具有晶体极性结构，并且具有1纳米级以下微孔数是活性炭的至少8000倍以上，晶体极性结构可以将空气中带有电荷极性的有害气体吸附，并且其表面具有极多的微孔，可以提高其吸附效率，进而提高本发明实施例的新型复合空气净化颗粒对空气中有害气体的处理效果。

其中，优选的，该制备方法中采用的百纳土为含水镁铝硅酸盐矿物，所述百纳土包括以下重量份数的原料：氧化镁20份、三氧化二铁30份、三氧化二铝30份和二氧化硅20份。

参考图1所示，将本发明实施例的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的除甲醛效果与已有技术中的活性炭和空气净化剂进行对比，其对比结果如图1所示，在相同的条件下，本发明实施例的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的除甲醛效果如图1中的曲线6所示，已有技术中的活性炭的除甲醛效果如图1中的曲线4所示，已有技术中的空气净化剂的除甲醛效果如图1中的曲线5所示，从图1的对比分析可以知道，活性炭对甲醛的吸附效果一般，很快吸附饱和之后无法在对甲醛进行吸附处理，其处理效果不好且持续时间较短；已有技术中的空气净化剂在短时间内的除甲醛效果较好，但是长时间之后会再次释放甲醛而造成二次污染，于此不同的是，本申请请求保护的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒在7天之内对甲醛的吸附效果极好，而且吸附之后可以在冷触媒的作用下自行将甲醛分解成水和二氧化碳，而且由于海泡石、麦饭石和硅藻纯均具有较大的孔隙度，相互配合可以具有稳定的结构和长久的吸附性，相对于已有技术其吸附效率也提高不少，并且即使放置28小时也不会再次由于甲醛释放而造成二次污染。

参考图2所示，将本发明实施例的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的除甲醛效果与采用相同原材料其他配比的空气净化颗粒的除甲醛效果进行对比，对比结果如图2所示，采用本发明实施例的重量份数比为3:1:2:1:1:1:1的百纳土、硅藻纯、矿晶、麦饭石、海泡石、电气石和冷触媒混合制备的新型复合空气净化颗粒的除甲醛效果如图2中的曲线1所示，采用其他配比制备的新型复合空气净化颗粒的除甲醛效果如图2中的曲线2和曲线3所示，示例的，其中，曲线2对应的新型复合空气净化颗粒是采用重量份数比为2:2:1:2:2:0.5:0.5的百纳土、硅藻纯、矿晶、麦饭石、海泡石、电气石和冷触媒混合制备，曲线3对应的新型复合空气净化颗粒是采用重量份数比为1:2:2:2:2:1.5:0.5的百纳土、硅藻纯、矿晶、麦饭石、海泡石、电气石和冷触媒混合制备，图2中展示的是在相同条件下的除甲醛效果，从图2可以看出，本发明实施例的配比制备的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的除甲醛效果明显高于采用相同原材料其他配比的空气净化颗粒的除甲醛效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒，其特征在于，所述新型复合空气净化颗粒包括以下重量份的原料：百纳土30份、冷触媒10份、海泡石10份、硅藻纯10份、麦饭石10份、矿晶20份、电气石10份，其中，所述百纳土为2:1型层链状晶体结构，1立方微米的所述电气石中至少含有100万大小不一的孔穴，所述硅藻纯为盘状硅藻，所述硅藻纯的孔隙率大于80%且所述硅藻纯的空隙分布表面积占比大于70%。

2.根据权利要求1所述的新型复合空气净化颗粒，其特征在于，所述海泡石采用化学沉降法配合离心分离法提纯制取，所述海泡石为采用离子交换法活化后的350纳米级海泡石粉体。

3.根据权利要求1~2任一项所述的新型复合空气净化颗粒，其特征在于，所述百纳土为含水镁铝硅酸盐矿物，所述百纳土包括以下重量份数的原料：氧化镁20份、三氧化二铁30份、三氧化二铝30份和二氧化硅20份。

4.根据权利要求1~3任一项所述的新型复合空气净化颗粒，其特征在于，所述麦饭石为硅酸盐矿物，所述麦饭石为80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉。

5.根据权利要求4所述的新型复合空气净化颗粒，其特征在于，所述新型复合空气净化颗粒还包括以下重量份的原料：负离子粉5份、纳米银颗粒5份、竹炭碳纤维10份。

6.根据权利要求5所述的新型复合空气净化颗粒，其特征在于，所述新型复合空气净化颗粒为0.05~0.8纳米级的纳米多分子颗粒，所述纳米多分子颗粒具有晶体极性结构，所述新型复合空气净化颗粒的1纳米级以下微孔数是活性炭的至少8000倍以上。

7.一种制备如权利要求1~6任一项所述的含有冷触媒的新型复合空气净化颗粒的方法，其特征在于，所述方法包括：

取10份海泡石采用化学沉降法配合离心分离法提纯，提纯之后粉碎至350纳米级粉体，并采用粒子交换法进行活化；

取30份百纳土提纯之后采用酸活化法进行活化，活化之后粉碎至250纳米级颗粒，所述百纳土为2:1型层链状晶体结构，1立方微米的所述电气石中至少含有100万大小不一的孔穴；

取10份硅藻纯、10份麦饭石、20份矿晶和10份电气石分别粉碎至250纳米级粉体，其中，所述硅藻纯的孔隙率大于80%且所述硅藻纯的空隙分布表面积占比大于70%，所述麦饭石为80~100目的海绵性多孔性麦饭石粉；

将粉碎之后的百纳土、海泡石、硅藻纯、麦饭石、矿晶、电气石混合之后，添加10份冷触媒之后在20摄氏度的低温环境下压缩制成颗粒状，最后采用120摄氏度高温快速烘干之后，即制得所述的新型复合空气净化颗粒。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法采用的百纳土为含水镁铝硅酸盐矿物，所述百纳土包括以下重量份数的原料：氧化镁20份、三氧化二铁30份、三氧化二铝30份和二氧化硅20份。