CN109331640A - 一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭及制备方法。将颗粒活性炭利用盐酸活化后，加入含动物蛋白胨的水溶液中，形成表面负载有蛋白胨的颗粒活性炭，然后接种混合活性除醛菌液，最后加入到硅胶溶液中形成一层硅胶膜，常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭。该方法通过在活性炭上负载动物蛋白胨并包覆硅胶膜，为除醛菌提供了良好的生长基体和生长环境，除醛菌具有良好活性和较长的存活寿命，因而除醛效率高，使用寿命更长。

Description

一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭及制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及除醛材料，特别是涉及一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭及制备方法。
背景技术
近年来，室内甲醛污染越来越受关注。甲醛是一种无色刺激性有毒气体，可诱发多种疾病，对人体健康具有严重危害。因此，寻找一条经济、环保、简单的方法处理室内甲醛污染迫在眉睫。目前，降解室内甲醛的方法有加强通风法、物理吸附法、植物分解法、化学法、微生物降解等，他们都有各自的优点和局限。活性炭吸附能力强，但是不能分解甲醛，二氧化钛光触媒环保无毒，但是受紫外光照射条件的限制，其光催化降解甲醛效率不高。
微生物降解是利用经过筛选和培养的复合生物群和生物酶将甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等有害气体分解成二氧化碳和水，从而达到对空气的治理的目的。该方法其除醛效率快，没有二次污染，是一种较长效、安全无副作用去除甲醛的解决方案。但微生物不具有吸附性，需要将其固载到一定的多孔吸附基体上才能发挥其作用。因此，负载除甲醛等有害气体的微生物的载体，成为近年来的研究热点课题。
中国发明专利申请号201611189992.2公开了一种空气净化材料及其制备方法，包括微生物混合菌种和微生物填料，所述微生物混合菌种由枯草草孢杆菌种、假单胞菌种、酵母菌种混合制备而成；微生物填料包括吸附性分子筛材料、干燥剂、生物填料混合制备而成；微生物混合菌种接种到微生物填料里。
中国发明专利申请号201710633907.5公开了一种环保型高效甲醛清除剂，配方如下：虎尾兰提取液10~30份、柚子皮提取液10~30份、绿萝提取液10~30份、薄荷脑5~15份、乙醇30~50份、去甲醛微生物3~5份、渗透剂15~25份、乙烯脲10~20份、增香剂5~10份、溶剂100~130份；该环保型高效甲醛清除剂，乙烯脲中具有较强活性的胺基和亚胺基，稳定性好，与甲醛反应生成物安全，无毒性，黄丝衣霉和扁桃假单胞霉可以有效的甲醛进行降解。
中国发明专利申请号201410118035.5公开了一种复合益生菌组合物及其空气净化应用和空气净化装置。解决了现有技术配合不合理且净化效果差等技术问题。该复合益生菌组合物包括：嗜酸乳杆菌、鲁氏毛霉和幼儿乳杆菌。
中国发明专利申请号201710061537.2公开了一种微生物固定化载体、微生物固定化设备和微生物固定化方法；微生物固定化载体包括聚乙烯醇、海藻酸钠、活性炭、贝壳粉、硅藻土和淀粉；微生物固定化设备包括搅拌器、螺旋挤压装置、匀速传送带、切割器、交联反应池和热风循环烘箱。
根据上述，现有方案中用于除甲醛的微生物的载体，通常都未经处理，而一般空气环境不是微生物生长的适宜环境，故微生物存活寿命短，降解甲醛的时效性有限。
发明内容
针对目前应用较广的空气净化材料中微生物除醛菌存活寿命短，对空气中甲醛的降解时效性有限的缺陷，本发明提出一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭及制备方法，从而为除醛菌在空气净化中提供了良好的生存环境，提高了甲醛去除效率，延长了使用寿命。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温3~5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭。
枯草草孢杆菌种、酵母菌种和假单胞菌种均可对降解空气中的甲醛，在微生物除甲醛技术中的具有较好的应用。本发明将枯草草孢杆菌种、酵母菌种和假单胞菌种制成混合活性菌液，首先对生物菌载体活性炭进行活化处理，在进行动物蛋白胨的负载，得到了负载有动物蛋白胨的活性炭，该蛋白胨的存在可以为除醛菌提供生长基体，除醛菌可以长时间存活在该活性炭载体上，提高甲醛降解的长效性。同时，活性炭表面包覆一层硅胶膜，也可以阻隔活性炭和空气之间的之间接触，更长时间保持活性炭中除醛菌的生存环境，且硅胶膜具有吸附性，能够吸附甲醛等污染物。
优选的，步骤（1）所述活化处理的颗粒活性炭制备中，颗粒活性炭8~12重量份、盐酸溶液20~40重量份；盐酸溶液的质量浓度为4～8%；活化处理的温度为600~800℃，时间为4~6h。
优选的，步骤（2）所述动物蛋白胨为胰胨、肉胨、骨胨、血液蛋白胨中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述超声浸渍的超声波频率为30~40kHz，浸渍时间为3~5h。
优选的，步骤（2）所述负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭30~40重量份、动物蛋白胨10~15重量份、水45~60重量份。
优选的，步骤（3）所述混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比为1:0.6~0.8:0.8~2。
优选的，步骤（4）所述负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为20~30%。
优选的，步骤（5）所述硅胶溶液的固含量为30~40%。
优选的，步骤（5）所述固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭20~35重量份、硅胶溶液65~80重量份。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭。将颗粒活性炭用盐酸进行活化处理，洗涤干燥之后加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍后过滤风干待用。然后将枯草草孢杆菌种、酵母菌种和假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液，然后将菌液接种到负载有蛋白胨的颗粒活性炭上。然后将该颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，常温下风干，得到产品。
本发明提供了一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出负载动物蛋白胨制备空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的方法。
2、通过在活性炭上负载动物蛋白胨，为除醛菌提供了良好的生长基体，改善了除醛菌的活性并延长了存活寿命。
3、通过在活性炭表面包覆硅胶膜，在吸附甲醛的同时，阻隔了活性炭和空气之间的接触，可长时间保持活性炭中除醛菌的生存环境。
4、本发明制备的用于空气净化的固化有除醛菌的活性炭，除醛效率高，使用寿命长。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温4h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭10重量份、盐酸溶液30重量份；盐酸溶液的质量浓度为6%；活化处理的温度为700℃，时间为5h；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；动物蛋白胨为胰胨；超声浸渍的超声波频率为32kHz，浸渍时间为4.5h；负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭32重量份、动物蛋白胨11重量份、水57重量份；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比为1:0.6:1.2；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为22%；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为32%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭25重量份、硅胶溶液75重量份。
实施例2
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭12重量份、盐酸溶液40重量份；盐酸溶液的质量浓度为8%；活化处理的温度为600℃，时间为4h；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；动物蛋白胨为肉胨；超声浸渍的超声波频率为38kHz，浸渍时间为3.5h；负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭38重量份、动物蛋白胨13重量份、水49重量份；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比为1: 0.8:1.8；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为27%；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为38%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭33重量份、硅胶溶液67重量份。
实施例3
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭8重量份、盐酸溶液20重量份；盐酸溶液的质量浓度为4%；活化处理的温度为800℃，时间为4h；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；动物蛋白胨为骨胨；超声浸渍的超声波频率为34kHz，浸渍时间为4h；负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭34重量份、动物蛋白胨13重量份、水53重量份；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比例为1:0.7:1.5；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为25%；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为34%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭27重量份、硅胶溶液73重量份。
实施例4
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温3.5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭9重量份、盐酸溶液25重量份；盐酸溶液的质量浓度为5%；活化处理的温度为650℃，时间为6h；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；动物蛋白胨为血液蛋白胨；超声浸渍的超声波频率为30kHz，浸渍时间为5h；负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭30~40重量份、动物蛋白胨10~15重量份、水45重量份；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比例为1:0.6:0.8；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为20%；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为30%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭20重量份、硅胶溶液80重量份。
实施例5
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温4.5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭11重量份、盐酸溶液36重量份；盐酸溶液的质量浓度为7%；活化处理的温度为750℃，时间为6h；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；动物蛋白胨为胰胨；超声浸渍的超声波频率为40kHz，浸渍时间为3h；负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭40重量份、动物蛋白胨15重量份、水45重量份；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比例为1:0.8: 2；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为20~30%；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为40%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭35重量份、硅胶溶液65重量份。
实施例6
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭9重量份、盐酸溶液40重量份；盐酸溶液的质量浓度为5%；活化处理的温度为680℃，时间为4h；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；动物蛋白胨为肉胨；超声浸渍的超声波频率为35kHz，浸渍时间为4h；负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭35重量份、动物蛋白胨12重量份、水53重量份；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比例为1:0.7:1.4；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为25%；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为35%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭28重量份、硅胶溶液72重量份。
对比例1
制备过程为：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温4h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；其中，颗粒活性炭10重量份、盐酸溶液30重量份；盐酸溶液的质量浓度为6%；活化处理的温度为700℃，时间为5h；
（2）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比例为1:0.7:1.4；
（3）将步骤（2）制得的混合活性菌液接种到步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为25%；
（4）将步骤（3）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭；硅胶溶液的固含量为35%；固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭28重量份、硅胶溶液72重量份。
对比例1未在活性炭上负载动物蛋白胨。
测试方法：
将实施例1-6、对比例1处理的活性炭100g用于除甲醛测试，置于容积为5m3的甲醛密闭室中，接入甲醛生成及输送装置，输入甲醛气体，首先采用甲醛浓度测试仪测得甲醛的初始浓度，在温度为30℃下，采用甲醛浓度测试仪分别测试24h、15d时的甲醛浓度，检测空气净化材料的甲醛除去效率及长效性。如表1所示。
表1：

Claims (10)

1.一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将颗粒活性炭加入盐酸溶液中，加热至沸腾，保温3~5h，过滤、洗涤、干燥，在马弗炉中进行活化处理，制得活化处理的颗粒活性炭；
（2）将步骤（1）制得的活化处理的颗粒活性炭加入到含动物蛋白胨的水溶液中，超声浸渍，接着过滤、风干，制得负载有蛋白胨的颗粒活性炭；
（3）将枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种分别接种于培养基中进行培养，得到混合活性菌液；
（4）将步骤（3）制得的混合活性菌液接种到步骤（2）制得的负载有蛋白胨的颗粒活性炭上，制得负载除醛菌的颗粒活性炭；
（5）将步骤（4）制得的负载除醛菌的颗粒活性炭加入到硅胶溶液中，充分混合，在活性炭表面形成一层硅胶膜，然后在常温下风干，即得空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭。
2.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述活化处理的颗粒活性炭制备中，颗粒活性炭8~12重量份、盐酸溶液20~40重量份；盐酸溶液的质量浓度为4～8%；活化处理的温度为600~800℃，时间为4~6h。
3.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述动物蛋白胨为胰胨、肉胨、骨胨、血液蛋白胨中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述超声浸渍的超声波频率为30~40kHz，浸渍时间为3~5h。
5.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述负载有蛋白胨的颗粒活性炭制备中，活化处理的颗粒活性炭30~40重量份、动物蛋白胨10~15重量份、水45~60重量份。
6.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述混合活性菌液中，枯草草孢杆菌种、酵母菌种、假单胞菌种的浓度比为1:0.6~0.8:0.8~2。
7.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述负载除醛菌的颗粒活性炭的活性菌接种量为20~30%。
8.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述硅胶溶液的固含量为30~40%。
9.根据权利要求1所述一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述固化有微生物除醛菌的活性炭制备中，负载除醛菌的颗粒活性炭20~35重量份、硅胶溶液65~80重量份。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的一种空气净化用固化有微生物除醛菌的活性炭。
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