CN110755969A - 一种雾霾消除剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种雾霾消除剂，属于环保技术领域。本发明以淀粉、磁性纳米颗粒等作为原料，通过与丙烯酰胺反应，形成吸水聚合物，并且实现对磁性颗粒的包裹，其次甲基丙烯酸甲酯等作为原料，合成聚合物，并且通过偶联剂的作用，可以很好的与聚合物进行结合，并且还可以形成部分的聚丙烯酰胺类物质，在使用过程中，通过利用添加剂的中萤石的作用，可以增加复合混合物对其中雾霾的吸收，同时利用复合混合物中的吸水树脂的作用，对雾霾中的水进行吸收，可以使颗粒具有一定的活性，通过聚合物及磁性颗粒的作用，使其快速团聚沉降，从而有效的实现对雾霾的去除效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种雾霾消除剂，属于环保技术领域。
背景技术
雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物（PM 2.5），一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。目前许多地区深受雾霾天气的困扰，雾霾天气不仅严重影响了交通出行，更危害了人们的身体健康。为积极防治雾霾天气，应该尽量除去空气中悬浮的颗粒物。
但目前现有的雾霾处理均是使用雾霾处理装置，主要通过洒水车进行洒水降尘作用，但是洒水车只能处理位于地面处或最低层空气中的扬尘，除尘效果与除尘范围较小，但耗水量较大，有大部分水通过地面的湿透，重新回到地底，或通过太阳的蒸腾作用散发到大气中，因此对水的利用不充分，造成能源的浪费，其次装置使用不便，处理面积小，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前雾霾处理过程中易造成水资源的浪费，以及装置使用不便的问题，本申请提供了一种雾霾消除剂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种雾霾消除剂，按重量份数计，包括如下组份，90～120份复合混合物、30～35份添加剂、7～11份助剂、6～8份表面活性剂。
所述复合混合物的制备方法为：
（1）将磁性纳米颗粒、淀粉及水按质量比1：5～7：30进行混合加热，收集加热混合物，按质量份数计，取200～300份硝酸溶液、43～46份加热混合物、20～30份丙烯酰胺、18～23份季戊四醇、11～13份2,2-二羟甲基丙酸、9～12份甲基丙烯酸甲酯、6～9份N,N-亚甲基丙烯酰胺、2～4份催化剂、2～6份引发剂、3～8份偶联剂；
（2）将硝酸溶液、加热混合物、丙烯酰胺及催化剂放入反应釜中，使用氮气保护，在50～60℃下进行搅拌，调节pH至9.5～10，静置，调节pH至中性，再加入季戊四醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基丙烯酰胺、引发剂及偶联剂，升温至170～180℃，搅拌反应；
（3）在反应结束后，冷却，收集反应混合物，喷雾干燥，洗涤，干燥，收集干燥物，球磨，过筛，收集过筛颗粒，即得复合混合物。
所述步骤（1）中磁性纳米颗粒的制备方法为：
A.将硅酸钠、钛酸四丁酯及水按质量比4～6:1:15混合均匀，使用盐酸调节pH至2.0～2.5，静置，再加入硅酸钠3～5％的十八烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
B.按重量份数计，取140～150份乙醇溶液、30～50份搅拌混合物、15～18份苯乙烯、4～7份聚乙二醇、1～3份偶氮二异丁氰放入反应釜中，氮气保护，在80℃搅拌反应，出料，喷雾干燥，收集干燥物；
C.将干燥物、水、混合铁盐按质量比2:30:10～13，超声震荡，加入氨水调节pH至8.5～9.0，静置，冷冻干燥，煅烧，粉碎，收集粉碎物，即得磁性纳米颗粒。
所述步骤C中混合铁盐为氯化铁及氯化亚铁按质量比7～9:5～8混合而成。
所述催化剂为对甲苯磺酸、硝酸铈按质量比4～8：2～4混合而成。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾按质量比3：2～4混合而成。
所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
所述添加剂为将电气石粉、萤石按质量比5：1～3球磨混合而成。
所述助剂为亚甲基双萘磺酸钠、酒石酸按质量比4:1～3混合而成。
所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸钠及十二烷基硫酸钠按质量比10:1～3:5混合而成。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以淀粉、磁性纳米颗粒等作为原料，通过与丙烯酰胺反应，形成吸水聚合物，并且实现对磁性颗粒的包裹，其次甲基丙烯酸甲酯等作为原料，合成超支化聚合物，并且通过偶联剂的作用，可以很好的与吸水聚合物进行结合，并且还可以形成部分的聚丙烯酰胺类物质，在使用过程中，通过利用添加剂的中萤石的作用，提高对光的敏感性，促进其中电气石粉的负离子的释放速率，通过负离子的释放对周围雾霾的影响，可以增加复合混合物对其中雾霾的吸收，同时利用复合混合物中的吸水树脂的作用，对雾霾中的水进行吸收，提高其中颗粒的干燥性，而且由于负离子的作用，可以使颗粒具有一定的活性，通过超支化聚合物及磁性颗粒的作用，提高对颗粒的吸附，使其快速团聚沉降，而且加入的助剂有助于增加雾霾中颗粒的正负性，促进对复合混合物的依附性能，从而有效的实现对雾霾的去除效果；
（2）本发明以硅酸钠作为基础原料，在酸性等条件下形成凝胶，并且与苯乙烯单体进行结合，形成聚苯乙烯-凝胶复合物，随后再与铁盐进行混合，在碱性条件下形成铁凝胶，通过煅烧，聚苯乙烯被热解，形成孔隙的二氧化硅颗粒，同时其中夹杂钛元素，增加了催化效果，其次形成纳米磁性颗粒沉积在孔隙结构二氧化硅颗粒表面提高了吸附作用。
具体实施方式
混合铁盐为氯化铁及氯化亚铁按质量比7～9:5～8混合而成。
磁性纳米颗粒的制备方法为：
A.将硅酸钠、钛酸四丁酯及水按质量比4～6:1:15混合均匀，使用盐酸调节pH至2.0～2.5，静置8h，再加入硅酸钠3～5％的十八烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
B.按重量份数计，取140～150份乙醇溶液、30～50份搅拌混合物、15～18份苯乙烯、4～7份聚乙二醇、1～3份偶氮二异丁氰放入反应釜中，氮气保护，在80℃搅拌反应10h，出料，喷雾干燥，收集干燥物；
C.将干燥物、水、混合铁盐按质量比2:30:10～13，超声震荡20min，加入氨水调节pH至8.5～9.0，静置12h，冷冻干燥，将干燥物在400℃煅烧2h，以900r/min粉碎30min，收集粉碎物，即得磁性纳米颗粒。
催化剂为对甲苯磺酸、硝酸铈按质量比4～8：2～4混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾按质量比3：2～4混合而成。
偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
复合混合物的制备方法为：
（1）将磁性纳米颗粒、淀粉及水按质量比1：5～7：30进行混合加热至100℃，加热1h，收集加热混合物，按质量份数计，取200～300份硝酸溶液、43～46份加热混合物、20～30份丙烯酰胺、18～23份季戊四醇、11～13份2,2-二羟甲基丙酸、9～12份甲基丙烯酸甲酯、6～9份N,N-亚甲基丙烯酰胺、2～4份催化剂、2～6份引发剂、3～8份偶联剂；
（2）将硝酸溶液、加热混合物、丙烯酰胺及催化剂放入反应釜中，使用氮气保护，在50～60℃下进行搅拌70～90min，调节pH至9.5～10，静置2h，调节pH至中性，再加入季戊四醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基丙烯酰胺、引发剂及偶联剂，升温至170～180℃，搅拌反应3～6h；
（3）在反应结束后，冷却至室温，收集反应混合物，喷雾干燥，使用乙醚、乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，即得复合混合物。
添加剂为将电气石粉、萤石按质量比5：1～3以800r/min球磨50min混合而成。
助剂为亚甲基双萘磺酸钠、酒石酸按质量比4:1～3混合而成。
表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸钠及十二烷基硫酸钠按质量比10:1～3:5混合而成。
一种雾霾消除剂，按重量份数计，包括如下组份，90～120份复合混合物、30～35份添加剂、7～11份助剂、6～8份表面活性剂。
在使用时，将原料进行混合，将混合原料、柠檬酸酯、碳酸二甲酯按质量比4～9：5：3混合即可。
实施例1
混合铁盐为氯化铁及氯化亚铁按质量比7:5混合而成。
磁性纳米颗粒的制备方法为：
A.将硅酸钠、钛酸四丁酯及水按质量比4:1:15混合均匀，使用盐酸调节pH至2.0，静置8h，再加入硅酸钠3％的十八烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
B.按重量份数计，取140份乙醇溶液、30份搅拌混合物、15份苯乙烯、4份聚乙二醇、1份偶氮二异丁氰放入反应釜中，氮气保护，在80℃搅拌反应10h，出料，喷雾干燥，收集干燥物；
C.将干燥物、水、混合铁盐按质量比2:30:10，超声震荡20min，加入氨水调节pH至8.5，静置12h，冷冻干燥，将干燥物在400℃煅烧2h，以900r/min粉碎30min，收集粉碎物，即得磁性纳米颗粒。
催化剂为对甲苯磺酸、硝酸铈按质量比8：4混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾按质量比3：4混合而成。
偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
复合混合物的制备方法为：
（1）将磁性纳米颗粒、淀粉及水按质量比1：7：30进行混合加热至100℃，加热1h，收集加热混合物，按质量份数计，取300份硝酸溶液、46份加热混合物、30份丙烯酰胺、23份季戊四醇、13份2,2-二羟甲基丙酸、12份甲基丙烯酸甲酯、9份N,N-亚甲基丙烯酰胺、4份催化剂、6份引发剂、8份偶联剂；
（2）将硝酸溶液、加热混合物、丙烯酰胺及催化剂放入反应釜中，使用氮气保护，在60℃下进行搅拌90min，调节pH至10，静置2h，调节pH至中性，再加入季戊四醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基丙烯酰胺、引发剂及偶联剂，升温至175℃，搅拌反应5h；
（3）在反应结束后，冷却至室温，收集反应混合物，喷雾干燥，使用乙醚、乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，即得复合混合物。
添加剂为将电气石粉、萤石按质量比5：2球磨混合而成。
助剂为亚甲基双萘磺酸钠、酒石酸按质量比4:2混合而成。
表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸钠及十二烷基硫酸钠按质量比10:2:5混合而成。
一种雾霾消除剂，按重量份数计，包括如下组份， 120份复合混合物、35份添加剂、11份助剂、8份表面活性剂。
在使用时，将原料进行混合，将混合原料、柠檬酸酯、碳酸二甲酯按质量比9：5：3混合即可。
实施例2
混合铁盐为氯化铁及氯化亚铁按质量比8:6混合而成。
磁性纳米颗粒的制备方法为：
A.将硅酸钠、钛酸四丁酯及水按质量比5:1:15混合均匀，使用盐酸调节pH至2.0，静置8h，再加入硅酸钠4％的十八烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
B.按重量份数计，取145份乙醇溶液、40份搅拌混合物、17份苯乙烯、6份聚乙二醇、2份偶氮二异丁氰放入反应釜中，氮气保护，在80℃搅拌反应10h，出料，喷雾干燥，收集干燥物；
C.将干燥物、水、混合铁盐按质量比2:30:11，超声震荡20min，加入氨水调节pH至9.0，静置12h，冷冻干燥，将干燥物在400℃煅烧2h，以900r/min粉碎30min，收集粉碎物，即得磁性纳米颗粒。
催化剂为对甲苯磺酸、硝酸铈按质量比6：3混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾按质量比3：3混合而成。
偶联剂缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷。
复合混合物的制备方法为：
（1）将磁性纳米颗粒、淀粉及水按质量比1：6：30进行混合加热至100℃，加热1h，收集加热混合物，按质量份数计，取250份硝酸溶液、45份加热混合物、25份丙烯酰胺、20份季戊四醇、12份2,2-二羟甲基丙酸、11份甲基丙烯酸甲酯、8份N,N-亚甲基丙烯酰胺、3份催化剂、4份引发剂、6份偶联剂；
（2）将硝酸溶液、加热混合物、丙烯酰胺及催化剂放入反应釜中，使用氮气保护，在55℃下进行搅拌80min，调节pH至9.5，静置2h，调节pH至中性，再加入季戊四醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基丙烯酰胺、引发剂及偶联剂，升温至175℃，搅拌反应5h；
（3）在反应结束后，冷却至室温，收集反应混合物，喷雾干燥，使用乙醚、乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，即得复合混合物。
添加剂为将电气石粉、萤石按质量比5：2球磨混合而成。
助剂为亚甲基双萘磺酸钠、酒石酸按质量比4:2混合而成。
表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸钠及十二烷基硫酸钠按质量比10:2:5混合而成。
一种雾霾消除剂，按重量份数计，包括如下组份，110份复合混合物、33份添加剂、9份助剂、7份表面活性剂。
在使用时，将原料进行混合，将混合原料、柠檬酸酯、碳酸二甲酯按质量比6：5：3混合即可。
实施例3
混合铁盐为氯化铁及氯化亚铁按质量比7:5混合而成。
磁性纳米颗粒的制备方法为：
A.将硅酸钠、钛酸四丁酯及水按质量比4:1:15混合均匀，使用盐酸调节pH至2.0，静置8h，再加入硅酸钠3％的十八烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
B.按重量份数计，取140～150份乙醇溶液、30份搅拌混合物、15份苯乙烯、4份聚乙二醇、1份偶氮二异丁氰放入反应釜中，氮气保护，在80℃搅拌反应10h，出料，喷雾干燥，收集干燥物；
C.将干燥物、水、混合铁盐按质量比2:30:10，超声震荡20min，加入氨水调节pH至8.5，静置12h，冷冻干燥，将干燥物在400℃煅烧2h，以900r/min粉碎30min，收集粉碎物，即得磁性纳米颗粒。
催化剂为对甲苯磺酸、硝酸铈按质量比4：2混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾按质量比3：2混合而成。
偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
复合混合物的制备方法为：
（1）将磁性纳米颗粒、淀粉及水按质量比1：5：30进行混合加热至100℃，加热1h，收集加热混合物，按质量份数计，取200份硝酸溶液、43份加热混合物、20份丙烯酰胺、18份季戊四醇、11份2,2-二羟甲基丙酸、9份甲基丙烯酸甲酯、6份N,N-亚甲基丙烯酰胺、2份催化剂、2份引发剂、3份偶联剂；
（2）将硝酸溶液、加热混合物、丙烯酰胺及催化剂放入反应釜中，使用氮气保护，在50℃下进行搅拌70min，调节pH至9.5，静置2h，调节pH至中性，再加入季戊四醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基丙烯酰胺、引发剂及偶联剂，升温至170℃，搅拌反应3h；
（3）在反应结束后，冷却至室温，收集反应混合物，喷雾干燥，使用乙醚、乙醇洗涤，干燥，收集干燥物，球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，即得复合混合物。
添加剂为将电气石粉、萤石按质量比5：1球磨混合而成。
助剂为亚甲基双萘磺酸钠、酒石酸按质量比4:1混合而成。
表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸钠及十二烷基硫酸钠按质量比10:1:5混合而成。
一种雾霾消除剂，按重量份数计，包括如下组份，90份复合混合物、30份添加剂、7份助剂、6份表面活性剂。
在使用时，将原料进行混合，将混合原料、柠檬酸酯、碳酸二甲酯按质量比4：5：3混合即可。
对比例1
与实施例2基本相同，唯独不同的是缺少复合混合物。
对比例2
与实施例2基本相同，唯独不同的是缺少添加剂。
对比例3
与实施例2基本相同，唯独不同的是缺少助剂。
对比例4
与实施例2基本相同，唯独不同的是复合混合物缺少磁性颗粒。
对比例5
市售的雾霾去除装置。
将实施例1～3和对比例1～3制备的雾霾消除剂，按每立方米800～900g，向雾霾中进行喷洒，每1h喷洒一次，检测效果，对比例4按照装置说明进行启动检测，利用pm2.5测试仪进行检测空气质量，初始空气质量为：AQI指数为207，pm2.5浓度：157微克/立方米，3h后检测结果如下表：
| pm2.5（微克/立方米） | AQI指数 | |
| 实施例1 | 55 | 78 |
| 实施例2 | 45 | 63 |
| 实施例3 | 49 | 69 |
| 对比例1 | 155 | 205 |
| 对比例2 | 70 | 98 |
| 对比例3 | 67 | 89 |
| 对比例4 | 69 | 97 |
| 对比例4 | 73 | 98 |
综上可得，本发明制备的雾霾消除剂具有较好的去除效果。
Claims (10)
1.一种雾霾消除剂，其特征在于，按重量份数计，包括如下组份，90～120份复合混合物、30～35份添加剂、7～11份助剂、6～8份表面活性剂。
2.根据权利要求1所述雾霾消除剂，其特征在于，所述复合混合物的制备方法为：
（1）将磁性纳米颗粒、淀粉及水按质量比1：5～7：30进行混合加热，收集加热混合物，按质量份数计，取200～300份硝酸溶液、43～46份加热混合物、20～30份丙烯酰胺、18～23份季戊四醇、11～13份2,2-二羟甲基丙酸、9～12份甲基丙烯酸甲酯、6～9份N,N-亚甲基丙烯酰胺、2～4份催化剂、2～6份引发剂、3～8份偶联剂；
（2）将硝酸溶液、加热混合物、丙烯酰胺及催化剂放入反应釜中，使用氮气保护，在50～60℃下进行搅拌，调节pH至9.5～10，静置，调节pH至中性，再加入季戊四醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯、N,N-亚甲基丙烯酰胺、引发剂及偶联剂，升温至170～180℃，搅拌反应；
（3）在反应结束后，冷却，收集反应混合物，喷雾干燥，洗涤，干燥，收集干燥物，球磨，过筛，收集过筛颗粒，即得复合混合物。
3.根据权利要求2所述雾霾消除剂，其特征在于，所述步骤（1）中磁性纳米颗粒的制备方法为：
A.将硅酸钠、钛酸四丁酯及水按质量比4～6:1:15混合均匀，使用盐酸调节pH至2.0～2.5，静置，再加入硅酸钠3～5％的十八烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
B.按重量份数计，取140～150份乙醇溶液、30～50份搅拌混合物、15～18份苯乙烯、4～7份聚乙二醇、1～3份偶氮二异丁氰放入反应釜中，氮气保护，在80℃搅拌反应，出料，喷雾干燥，收集干燥物；
C.将干燥物、水、混合铁盐按质量比2:30:10～13，超声震荡，加入氨水调节pH至8.5～9.0，静置，冷冻干燥，煅烧，粉碎，收集粉碎物，即得磁性纳米颗粒。
4.根据权利要求3所述雾霾消除剂，其特征在于，所述步骤C中混合铁盐为氯化铁及氯化亚铁按质量比7～9:5～8混合而成。
5.根据权利要求2所述雾霾消除剂，其特征在于，所述催化剂为对甲苯磺酸、硝酸铈按质量比4～8：2～4混合而成。
6.根据权利要求2所述雾霾消除剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾按质量比3：2～4混合而成。
7.根据权利要求2所述雾霾消除剂，其特征在于，所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
8.根据权利要求1所述雾霾消除剂，其特征在于，所述添加剂为将电气石粉、萤石按质量比5：1～3球磨混合而成。
9.根据权利要求1所述雾霾消除剂，其特征在于，所述助剂为亚甲基双萘磺酸钠、酒石酸按质量比4:1～3混合而成。
10.根据权利要求1所述雾霾消除剂，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸钠及十二烷基硫酸钠按质量比10:1～3:5混合而成。
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