CN109603529A - 一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂及其制备方法 - Google Patents

一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，包括如下重量份数的组合：去离子水1000份、光触媒剂5‑15份、分散助剂4‑12份、分散剂4‑12份、甲醛诱导剂4‑12份、渗透剂2‑6份、收敛吸附剂4‑12份、茶多酚1份。本发明的清除剂既可以加速多聚甲醛的释放，同时又可以快速将甲醛安全降解，从源头解决问题，除醛效率高效且避免了污染反弹。

Description

一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及清除剂领域，具体涉及一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂及其制备方法。
背景技术
甲醛，化学式HCHO或CH2O，式量30.03，又称蚁醛。无色气体，有特殊的刺激气味，对人眼、鼻等有刺激作用。甲醛可经呼吸道吸收，其通过致组织活性氧增加、脂质过氧化反应、影响机体的免疫系统以及生物大分子作用等使机体发生损伤。甲醛对皮肤黏膜具有刺激作用，对人体具有致敏作用，可引起过敏性皮炎、色斑、支气管哮喘等。其还具有强烈的致癌性和促癌变性，可引起例如鼻咽癌和白血病，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。现代生活中甲醛的主要来源包括装修材料及新的组合家具，化纤地毯、室内吸烟等。因为甲醛具有较强的粘合性，还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能，所以用来合成多种粘合剂。板材中残留的或未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放，形成空气中的甲醛。固化了的胶层在一定条件下也会降解裂化释放出甲醛。温度越高，释放量越大。随着人们生活水平的日益提高，室内装修已非常普遍。故而甲醛污染问题已引起人们的广泛关注。
室内甲醛的防治，不仅要对装修材料提出高要求，还需对装修后室内空气进行持续的净化，使室内甲醛含量保持在正常范围之内。治理室内空气中甲醛常见的方法是种植绿色植物、使用空气净化器或者物理吸附，这些方法可以在一定程度上降低室内甲醛的浓度，但效率低且不彻底，仅有少量的甲醛被分解，大部分只是从空气中转移到吸附材料中，一旦吸附饱和反而会产生二次污染。
治理室内甲醛最好的方法是把甲醛进行分解，纳米材料因具有较高的表面活性和较大的反应面积，是分解甲醛的优良材料，可以把具有不同作用的纳米材料进行混合去分解甲醛，其中以纳米二氧化钛效果最优。纳米二氧化钛是近几年使用较为频繁，效果较好的新一代除甲醛试剂，但是其单独作用的清除效果还不能满足广大用户的需求。因此开发一款除甲醛效果好，环境友好型的复合型甲醛清除剂非常重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂及其制备方法，使用该清除剂既可以加速多聚甲醛的释放，同时又可以快速将甲醛安全降解，从源头解决问题，除醛效率高效且避免了污染反弹。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，去离子水1000份、光触媒剂5-15份、分散助剂4-12份、分散剂4-12份、甲醛诱导剂4-12份、渗透剂2-6份、收敛吸附剂4-12份、茶多酚1份。
在本发明中，优选的，所述光触媒剂由纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌组成，其质量比为1:(0.05-0.1)：(0.5-1)。其中，载银纳米二氧化钛由以下方法制备而成：将纳米二氧化钛在酸性条件下和硝酸银溶液与60℃下高速机械搅拌8小时，然后将所得的混合物于220℃下焙烧2小时，得到纳米载银二氧化钛；其中，纳米二氧化钛与硝酸银重量百分比为50:1。此处的光触媒剂为本配方中的高效除醛成分，其中，纳米光触媒在光照射下，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，其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。从而将甲醛分解且除去。
在本发明中，优选的，所述分散助剂由聚乙二醇和甘油复配而成，其质量比为2:1。
在本发明中，优选的，所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠复配而成，其质量比2:3。
在本发明中，优选的，所述甲醛诱导剂由柠檬酸和除臭剂复配而成，其质量比1:1。此处所使用的除臭剂是洁尔灭(十二烷基二甲基苄基氯化铵)，黄色胶状体，属非氧化性杀菌剂,易溶于水和乙醇，在细菌表面有较强的吸附力，促使蛋白质变性而将菌藻杀死，具有一定的去油、除臭能力。甲醛诱导剂是由柠檬酸和除臭剂复配而成，除臭剂与甲醛等有机物之间可以互溶，且柠檬酸具有酸化作用，故，可以加强甲醛等有害气体的活性，促进其分解。
在本发明中，优选的，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
在本发明中，优选的，所述收敛吸附剂由白矾和硫酸锌复配而成，其质量比1:1。
一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其制备步骤如下：
(1)将1000份水、4-12份分散助剂和4-12份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得的A溶液中添加5-15份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)向步骤(2)中所得的B胶体中添加4-12份甲醛诱导剂、2-6份渗透剂、4-12份收敛吸附剂和1份茶多酚，再经过搅拌、热处理、静置老化、机械球磨后即得到高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂；其中搅拌反应时间为2h，热处理反应温度为40℃，静置老化时间为1h，老化温度为30℃，机械球磨转速为600r/min，球磨时间为4～8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本清除剂配方中，甲醛诱导剂可以加速多聚甲醛的水解释放到空气当中，加速多聚甲醛的释放；同时，高效除醛成分即光触媒剂将释放的多聚甲醛安全降解，以达到从源头解决问题，除醛高效且避免了污染反弹；加入分散助剂和分散剂，使各组分在制备过程和成品中均保持纳米状态，提高除甲醛效果；加入渗透剂和吸附剂，可以使本清除剂更加有效的渗入墙体、家具并长期稳定存在，以保证本产品长期稳定的清除甲醛以及其他有害物质，同时延长抑菌效果和时间；加入茶多酚可以提高可湿性粉剂的湿润性能和悬浮率，同时增加产品的杀菌效果。
2、本清除剂在反应过程中无需乙醇洗涤使用的溶剂成本低，且不会造成环境污染，无需高压反应釜等设备，制备工艺简单、成本低、反应周期短、反应过程易于控制且能耗低。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1：
1、配方组分如下：1000份去离子水、5份光触媒剂，4份分散助剂、4份分散剂、4份甲醛诱导剂、2份渗透剂、4份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(1)将1000份水、4份分散助剂和4份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得A溶液中添加5份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入4份甲醛诱导剂、2份渗透剂、4份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃下搅拌2h，30℃下老化1h；
(4)将步骤(3)中所得的胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨4小时，球磨转速为600转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F1。
实施例2：
1、配方组分如下：1000份去离子水、10份光触媒剂，8份分散助剂、8份分散剂、4份甲醛诱导剂、2份渗透剂、4份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(1)将1000份水、8份分散助剂和8份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得A溶液中添加10份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入4份甲醛诱导剂、2份渗透剂、4份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃下搅拌2h，30℃下老化1h；
(4)将步骤(3)中所得胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨4小时，球磨转速为600转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F2。
实施例3：
1、配方组分如下：1000份去离子水、15份光触媒剂，12份分散助剂、12份分散剂、4份甲醛诱导剂、2份渗透剂、4份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(1)将1000份水、12份分散助剂和12份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得A溶液中添加15份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入4份甲醛诱导剂、2份渗透剂、4份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃下搅拌2h，30℃下老化1h；
(4)将步骤(3)中所得胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨4小时，球磨转速为600转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F3。
实施例4：
1、配方组分如下：1000份去离子水、10份光触媒剂，8份分散助剂、8份分散剂、6份甲醛诱导剂、4份渗透剂、8份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(1)将1000份水、8份分散助剂和8份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得A溶液中添加10份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入6份甲醛诱导剂、4份渗透剂、8份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃搅拌2h，30℃老化1h；
(4)将步骤(3)中所得胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨4小时，球磨转速为600转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F4。
实施例5：
1、配方组分如下：1000份去离子水、5份光触媒剂，4份分散助剂、4份分散剂、6份甲醛诱导剂、4份渗透剂、10份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(1)将1000份水、4份分散助剂和4份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得A溶液中添加5份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入6份甲醛诱导剂、4份渗透剂、10份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃搅拌2h，老化温度为30℃，老化时间为1h；
(4)将步骤(3)中所得胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨4小时，球磨转速为500转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F5。
实施例6：
1、配方组分如下：1000份去离子水、15份光触媒剂、12份分散助剂、12份分散剂、6份甲醛诱导剂、4份渗透剂、10份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(1)将1000份水、12份分散助剂和12份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中所得A溶液中添加15份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入6份甲醛诱导剂、4份渗透剂、10份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃下搅拌2h，30℃下老化1h；
(4)将步骤(3)中所得胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨8小时，球磨转速为600转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F6。
实施例7：
1、配方组分如下：1000份去离子水、15份光触媒剂、12份分散助剂、12份分散剂、12份甲醛诱导剂、6份渗透剂、12份收敛吸附剂和1份茶多酚。其中，光触媒剂中纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌的质量比为1:0.05：0.5。
2、具体操作如下：
(5)将1000份水、12份分散助剂和12份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(6)向步骤(1)中所得A溶液中添加15份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(7)将步骤(2)中所得B胶体置于三口烧瓶中，常温下，边搅拌并加入12份甲醛诱导剂、6份渗透剂、12份收敛吸附剂和1份茶多酚，40℃下搅拌2h，30℃下老化1h；
将步骤(3)中所得胶体置于球磨罐中放置在双辊球磨机上球磨8小时，球磨转速为600转/分钟，制备得到可高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂F7。
本清除剂降解空气中甲醛试验，其试验步骤如下：
1、空气试验舱的制作：空气试验舱为尺寸1m*1m*1m的密闭塑料舱室，有效容积1m3，顶部开有一直径为5cm的圆形可密封圆孔，舱内放置甲醛测试器。
2、甲醛释放源的配制：用移液管将甲醛5ml移入1000mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度线处，得到质量分数为0.2％的甲醛溶液，然后将该甲醛溶液转移至喷壶A中。
3、除甲醛效果的测定：用喷壶从圆形可密封圆孔向空气试验舱内均匀喷施甲醛溶液，记录甲醛含量数值w1；30min后将本发明的高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂用喷壶B从圆形可密封圆孔向空气试验舱内均匀喷施；转移至阳光下，记录不同时间下的甲醛含量数值w2。
4、甲醛去除率的计算：μ＝w2/w1
5、分别将每个实施例中得到的清除剂均进行甲醛试验，其结果得到如表1所示：
表1
从表1中数据可以看出：
1、由表中F1、F2和F3的数据对比可知，高效除醛成分即光触媒剂的含量越高，则除甲醛性能越好，其中，分散助剂和分散剂只是保证各组分在制备过程和成品中均保持纳米状态，因总份数的增加而相应的增加；故高效除醛成分是本发明除甲醛性能优劣的决定性因素。
2、由表中F1和F5、F2和F4、F3,F6和F7分别对比可知，在高效除醛成分即光触媒剂的含量不变时，增加甲醛诱导剂、渗透剂和收敛吸附剂等辅助剂的含量可以适当的提高除甲醛的性能，但是根据其前后数据分析，其提高的程度不是太大，故辅助剂只是起到一个辅助作用，对于除甲醛性能具有一定的效果。
3、根据国家标准，当甲醛清除率达到90％以上，其室内的甲醛含量即符合标准。根据7个实施例之间的对比，采用F3、F6以及F7均可以在较短时间内使得甲醛尽快的除去，从而满足国家标准；但是F3、F6和F7相对比来说，F3的组合使用的辅助剂最少，且效果相差不大，其成本最低，可以适用于大批量生产。
综上所述，高效除醛成分即光触媒剂是本发明中除甲醛性能优劣的决定性因素，其余成分作为辅助剂起辅助作用；故而高效除醛成分的含量越高，则除甲醛性能越好；辅助剂的含量越高，除甲醛性能会适当地增加。本发明甲醛清除剂可快速高效的去除空气中的甲醛，本发明高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂2小时之内甲醛去除率最高可达73.4％，12小时甲醛去除率最高可达98.8％，其除醛效果明显，且不会产生环境的污染；同时渗透剂和吸附剂可以使得清除剂长期存在于墙体或者家具内部，保证清除剂可以长期稳定的清除甲醛以及其他有害物质，从而延长抑菌效果和时间。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：包括如下重量份数的组合：
去离子水1000份、光触媒剂5-15份、分散助剂4-12份、分散剂4-12份、甲醛诱导剂4-12份、渗透剂2-6份、收敛吸附剂4-12份、茶多酚1份。
2.根据权利要求1所述的一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：所述光触媒剂由纳米二氧化钛、载银纳米二氧化钛和纳米二氧化锌组成，其质量比为1:(0.05-0.1)：(0.5-1)。
3.根据权利要求1所述的一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：所述分散助剂由聚乙二醇和甘油复配而成，其质量比为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠复配而成，其质量比2:3。
5.根据权利要求1所述的一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：所述甲醛诱导剂由柠檬酸和除臭剂复配而成，其质量比1:1。
6.根据权利要求1所述的一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求1所述的一种高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂，其特征在于：所述收敛吸附剂由白矾和硫酸锌复配而成，其质量比1:1。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂的制备方法，其特征在于：其制备步骤如下：
(1)将1000份水、4-12份分散助剂和4-12份分散剂混合，不断搅拌直至所有组分完全溶解，形成A溶液；
(2)向步骤(1)中得到的A溶液中添加5-15份光触媒剂，得到白色胶体状的B胶体；
(3)向步骤(2)中得到的B胶体中添加4-12份甲醛诱导剂、2-6份渗透剂、4-12份收敛吸附剂和1份茶多酚，再经过搅拌、热处理、静置老化、机械球磨后即得到高效环保复合纳米光触媒甲醛全效清除剂；其中搅拌反应时间为2h，热处理反应温度为40℃，静置老化时间为1h，老化温度为30℃，机械球磨转速为600r/min，球磨时间为4～8h。
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