CN110787624A - 一种游离甲醛捕捉剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种游离甲醛捕捉剂，涉及甲醛捕捉剂领域，包括以下重量份计的原料：磷酸酯化多元糖醇10‑30份、快速吸附辅助剂10‑25份、表面活性剂0.2‑0.5份、催化剂1‑5份和纯水54‑78份；本发明通过将多元糖醇、磷酸盐与尿素等的反应生成的磷酸酯化多元糖醇作为甲醛捕捉剂的重要成分，同时添加表面活性剂、快速吸附辅助成分及复合催化剂等等作为增效捕捉内容物，能够快速捕捉空气中游离的甲醛，并且牢固絮聚甲醛从溶液中结晶析出成为无害物质。本发明还提供了一种甲醛捕捉剂制备方法，本发明制备方法操作简单，并且在甲醛捕捉剂的制备过程中，无任何有害物质产生，绿色环保。

Description

一种游离甲醛捕捉剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及甲醛捕捉剂领域，具体涉及一种游离甲醛捕捉剂及其制备方法。
背景技术
甲醛对人体皮肤和粘膜有强烈刺激作用，它会降低机体各个器官的抗氧化能力，从而导致器官的氧化损伤，并且浓度越高损伤越严重。能引起视力和视网膜选择性损坏，长期接触甲醛可出现头晕、头痛、乏力、皮肤干燥破裂、记忆力衰退、嗜睡等神经衰弱症状，由甲醛引起的病态楼宇综合症如呼吸道疾病、妇女月经不调、新生儿畸形、急性精神抑郁症等健康损害凸显；且甲醛已被世界卫生组织公认为致癌及致畸的物质，能引起人体呼吸道、皮肤、消化道等数种癌症。
家具、建材、织物、汽车内饰、个人用品等材料往往含有甲醛，随着环境气密性变高，甲醛会持续释放出来使浓度不断增加，被动通风也只是能够解决一段时间的问题，给生活造成极大不便。
目前，国内外采用净化方法来治理甲醛有：吸附技术、光催化技术、空气负离子技术、化学中和技术、臭氧氧化技术、生物技术、常温催化氧化技术、材料封闭技术等。光催化技术能降解室内甲醛，但室内产生光催化作用的光较少而效果有限；负离子技术和臭氧技术要使空气中产生合适量的负离子或臭氧需要的条件较多；化学中和技术和常温催化氧化在一般情况下就能消除甲醛；利用生物技术使用条件和产生的效果都较为有限；利用材料封闭技术不能彻底的隔绝有害物；吸附技术是因较少受到其他使用的条件的影响，而被广泛的应用。
甲醛捕捉剂又称甲醛清除剂、甲醛消纳剂或甲醛捕获剂，是含有在一定条件下能与甲醛发生化学反应的化合物的水溶液，如酰胺类、酚肼类、有机胺类、无机铵盐类等的水溶液及其混合物。这些物质能与甲醛进行络合、氧化、加成等反应来破坏、分解甲醛，使二者反应生成水、二氧化碳及无毒的反应产物，从而达到消除甲醛的目的。胺类等甲醛捕捉剂虽然吸附甲醛的效率高，但是长时间牢固絮聚甲醛的能力还是不高的，甲醛还是容易从捕捉剂中再次游离出来，危害环境。
中国专利CN108744949A公开了一种复合甲醛捕捉剂的制备方法。公开了乙撑基脲、尿素、乙二胺、益生菌、银纳米二氧化钛、植物精华液组合成的捕捉液内容物。该发明甲醛捕捉剂基于胺类化合物为主要成分，这类甲醛捕捉剂，虽然对甲醛的去除显著，但是过量使用该类化合物会造成氨的再次污染，使室内氨的味道强烈，不易除去，造成二次污染。
因此，亟需提供一种处理效果好、无二次污染的甲醛捕捉剂。研究开发捕捉效率高、成本低、适于大规模广泛应用的甲醛捕捉剂是环境净化和人类健康领域急需解决的重要难题。
发明内容
本发明针对解决现有技术中存在的以下问题：针对现有的甲醛捕捉剂，虽然对甲醛的去除效果有一定作用，但是过量使用该类化合物会造成氨的再次污染，使室内氨的味道强烈，造成二次污染，另外，初期虽对甲醛去除显著，但是时间稍长还易再次从捕捉液中游离出来等问题，提供一种甲醛捕捉剂及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种游离甲醛捕捉剂，包括以下重量份计的原料：磷酸酯化多元糖醇10-30份、快速吸附辅助剂10-25份、表面活性剂0.2-0.5份、催化剂1-5份和纯水54-78份；
所述磷酸酯化多元糖醇包括以下组分原料：尿素2-15份、磷酸盐2-10份和多元糖醇100份。
本发明中多元糖醇指的是含有两个羟基及以上的12个碳及以下的碳链多元醇及糖类。
本发明通过将多元糖醇、磷酸盐与尿素等的反应生成的磷酸酯化多元糖醇作为甲醛捕捉剂的重要成分，同时添加表面活性剂、快速吸附辅助成分及复合催化剂等等作为增效捕捉内容物，能够快速捕捉空气中游离的甲醛，并且牢固絮聚甲醛从溶液中结晶析出成为无害物质。
优选地，所述多元糖醇为葡萄糖、麦芽糖、高果糖、麦芽糊精、山梨醇、丙三醇、丙二醇、丁二醇中的至少一种。
优选地，所述磷酸盐为磷酸钾盐、磷酸钠盐类、多聚磷酸盐类、偏磷酸盐中的至少一种。
优选地，所述快速吸附辅助剂三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、尿素、乙烯脲、硅溶胶中的至少一种。
优选地，所述催化剂为过硫酸盐、亚硫酸盐、偶氮咪类盐酸盐、碳酸肼中的至少一种。
优选地，所述表面活性剂为烷基多糖苷。
优选地，所述表面活性剂4-8个碳的低碳链的烷基多糖苷。
以葡萄糖、焦磷酸钠和尿素作为原料合成磷酸酯化多元糖醇时为例，磷酸酯化多元糖醇的具体合成机理如下：
(1)化学反应机理一：
(2)化学反应机理二
Figure BDA0002258594490000042
上述反应总过程方程式如下所示：
Figure BDA0002258594490000043
由磷酸酯化多元糖醇的反应机理可以看出，多元糖醇和磷酸盐及尿素的反应，可以生成磷酸酯多元糖醇；同时，尿素与多元糖醇可以反应生成氨基甲酸酯类多元糖醇。因此最终合成的磷酸酯化多元糖醇物质具有多种有效基团，提高甲醛的的去除效率。
本发明中还提供了一种上述的游离甲醛捕捉剂的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)制备磷酸酯化多元糖醇
(a)将多元糖醇、尿素和磷酸盐混合溶解；
(b)将步骤(a)制得的混合溶液烘干到水分在15％以下；
(c)将步骤(b)制得的混合物料在100-160℃的干式反应釜或捏合机中反应0.5-4小时，即得磷酸酯化多元糖醇；
(2)将快速吸附辅助剂、表面活性剂、催化剂及步骤(1)制得的磷酸酯化多元糖醇加入到纯水中，搅拌混合均匀，即为甲醛捕捉剂。
本发明制备方法操作简单，并且在甲醛捕捉剂的制备过程中，无任何有害物质产生，绿色环保。
优选地，所述步骤(b)中的烘干为控制温度在80℃下进行烘干。
优选地，所述步骤(2)中还包括使用磷酸将制得甲醛捕捉剂调整至PH值至4.0-6.5。
优选地，所述步骤(c)中混合物料在120-140℃反应0.5-4小时。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过将多元糖醇、磷酸盐与尿素等的反应生成的磷酸酯化多元糖醇作为甲醛捕捉剂的重要成分，同时添加表面活性剂、快速吸附辅助成分及复合催化剂等等作为增效捕捉内容物，能够快速捕捉空气中游离的甲醛，并且牢固絮聚甲醛从溶液中结晶析出成为无害物质。
(2)本发明原料组分中的表面活性剂能够降低液体的表面张力，促进游离甲醛快速溶解于溶液中与药剂的结合；快速吸附辅助成分能够与甲醛常温下快速反应，减少游离甲醛的存在；复合催化剂能够加快甲醛与捕捉剂的反应速度；重要组分磷酸酯化多元糖醇中的磷酸酯成分具有凝絮聚的功能，氨基能够与甲醛快速结合反应，多元糖醇中剩余的羟基能够与甲醛进行羟醛缩合反应，磷酸酯化多元糖醇中自身结构中的多种基团作用，夺取甲醛的两个游离氢离子，使甲醛牢固地交联在组分基团中，形成絮聚团粒。
(3)本发明选用烷基多糖苷作为表面活性剂，可以降低捕捉剂液面的张力，以辅助吸附成分快速吸收空气中游离的甲醛分子，同时添加催化剂来增加捕捉剂中酯化多元糖醇与甲醛交联反应的絮聚效力。因此本发明甲醛捕捉剂的优异效果不是组分中某一单一组分的作用，而是原料中的各个组分协同配合作用。
(4)本发明溶液捕捉剂能够吸附游离甲醛而体现出结晶态从溶液中析出晶体，具有表观性。
(5)本发明制备方法操作简单，并且在甲醛捕捉剂的制备过程中，无任何有害物质产生，绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种游离甲醛捕捉剂的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)制备磷酸酯化多元糖醇
(a)将4份磷酸氢二钠、6磷酸二氢钠、8尿素和30份纯水混合溶解后，向其中加入80份葡萄糖、20份山梨醇混合均匀；
(b)将步骤(a)制得的混合溶液控温在70℃条件下烘干物料水分至12％以下；
(c)将步骤(b)的制得的物料输送到反应釜内在130℃反应2.5小时，即得磷酸酯化多元糖醇；
(2)取步骤(1)制得的磷酸酯化多元糖醇25份与0.5份烷基多糖苷、5份尿素、2份二乙烯三胺、1份乙烯脲、2份三乙烯二胺、2份四乙烯三胺、1份过硫酸钠、1.5份亚硫酸钠等溶解到60份纯水中，用磷酸调整体系pH值5,4，即得质量浓度为40％的甲醛捕捉剂溶液。
实施例2
一种游离甲醛捕捉剂的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)制备磷酸酯化多元糖醇
(a)将4份三聚磷酸钠、4份磷酸二氢钠、6份尿素和28份纯水混合溶解后，向其中加入80份葡萄糖、18份山梨醇、1份高果糖、1份丙三醇混合均匀；
(b)将步骤(a)制得的混合溶液控温在并控温在80℃烘干物料至水分12％以下；
(c)将步骤(b)制得的物料输送到反应釜内在140℃反应2.0小时，即得磷酸酯化多元糖醇；
(2)取步骤(1)制得的磷酸酯化多元糖醇22份与0.5份烷基多糖苷、3份尿素、1份多乙烯多胺、0.5份硅溶胶、1份乙烯脲、1份三乙烯二胺、2份四乙烯三胺、1份三乙烯四胺、1份过硫酸钠、1份亚硫酸钠等溶解到66份纯水中，用磷酸调整体系pH值为5.8，即得质量浓度为34％甲醛捕捉剂溶液。
实施例3
一种游离甲醛捕捉剂的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)制备磷酸酯化多元糖醇
(a)将6份三聚磷酸钠、1份磷酸氢二钠、8份尿素和28份纯水混合溶解后，向其中加入68份葡萄糖、31份山梨醇粉、1份丙三醇混合均匀；
(b)将步骤(a)制得的混合溶液控温在并控温在80℃烘干物料至水分12％以下；
(c)将步骤(b)制得的物料输送到反应釜内在160℃反应2.0小时，即得磷酸酯化多元糖醇；
(2)取步骤(1)制得的磷酸酯化多元糖醇22份与0.3份烷基多糖苷、3份尿素、6份多乙烯多胺、0.7份硅溶胶、1份乙烯脲、2份三乙烯二胺、1份过硫酸钠、1份亚硫酸钠等溶解到63份纯水中，用磷酸调整体系pH值为4.0，即得质量浓度为36％甲醛捕捉剂溶液。
实施例4
一种游离甲醛捕捉剂的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)制备磷酸酯化多元糖醇
(a)将6份焦磷酸钠、2份磷酸二氢钠、6份尿素和28份纯水混合溶解后，向其中加入80份葡萄糖、18份山梨醇、1份麦芽糖、1份丙三醇混合均匀；
(b)将步骤(a)制得的混合溶液控温在并控温在80℃烘干物料至水分12％以下；
(c)将步骤(b)制得的物料输送到反应釜内在100℃反应3.0小时，即得磷酸酯化多元糖醇；
(2)取步骤(1)制得的磷酸酯化多元糖醇24份与0.5份烷基多糖苷、3份尿素、1份多乙烯多胺、1.5份乙烯脲、1份三乙烯二胺、2份四乙烯五胺、1份三乙烯四胺、1份过硫酸钠、1份亚硫酸钠等溶解到64份纯水中，用磷酸调整体系pH值为6.5，即得质量浓度为36％甲醛捕捉剂溶液。
甲醛捕捉剂性能试验测试
对比例1：中国专利CN108744949A公开了一种复合甲醛捕捉剂的制备方法制备的甲醛捕捉剂。
对比例2：除将本发明原料组分中的磷酸酯化多元糖醇去除用胺类替代外，其余原料和制备方法均与实施例1相同；
1.试验条件
1)环境温度：(25±2)℃；
2)环境湿度(50±10)％RH
2.试验设备
设备舱(1.5立方米)、只能恒流大气采样器、紫外可见分光光度计
3.测试步骤
1)甲醛释放源的准备：将缠有5层纱布的7根玻璃棒分别直立入7个500mL的试剂瓶中，分别装入200mL的污染物甲醛(0.2％),分别贴上标记A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7。
3)分别取50ml实施例1制得的甲醛捕捉液放置到1号样品试验舱内，实施例2制得的甲醛捕捉液放置到2号样品试验舱内、实施例3制得的甲醛捕捉液放置到3号样品试验舱内、实施例4制得的甲醛捕捉液放置到4号样品试验舱内、对比例1制得的甲醛捕捉液放置到5号样品试验舱内、对比例2制得的甲醛捕捉液放置到6号样品试验舱内,7号样品试验舱不放置任何甲醛捕捉液作为空白对照组，然后步骤2)制得的甲醛释放源A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7分别放置到1、2、3、4、5、6、7号样品试验舱内，立即关闭舱门。
4)24小时、72小时、148小时后，分别采集各个试验舱进行采集样品，进行试验分析；
甲醛去除率％＝(C空-C)/C空*100％；(C为1、2、3、4、5、6、号试验舱样品分析浓度，C空为7号空白对照组试验舱样品分析浓度)；具体数据如下表所示：
Figure BDA0002258594490000101
Figure BDA0002258594490000111
对比分析上表数据：
对比实施例1和实施例2制得甲醛捕捉剂和对比例1制得甲醛捕捉剂的数据，可以看出本发明实施例1和实施例2制得甲醛捕捉剂的甲醛去除率略高于对比例1制得甲醛捕捉剂的甲醛去除率，说明本发明甲醛捕捉剂具有优异的甲醛去除功能，且本发明原料组分中胺类物质含量少，氨气味少，不会造成二次污染，并且从上述数据可以看出对比例1甲醛捕捉剂的甲醛吸附率在148小时后下降明显，说明对比文件例1制得甲醛捕捉剂的甲醛固定率差，随着时间的流逝，吸附的甲醛又会不断释放出来，而本申请实施例1和实施例2的甲醛捕捉剂在148小时的甲醛去除率数值整体变化较小，说明本发明甲醛捕捉剂甲醛固定效果优异，甲醛吸附去除彻底。
对比实施例1和对比例2数据可以看出，24小时的时候实施例1制得甲醛捕捉剂的甲醛去除率略高于对比例2制得甲醛捕捉剂的甲醛去除率，但是，维持体系148小时后，实施例1明显比对比例2的去除率高了，说明实施例1的束缚甲醛的能力是比较强的。而实施例1和对比例2的区别在于，实施例1甲醛捕捉剂的原料组分中添加有磷酸酯化多元糖醇，由此可以看出，磷酸酯化多元糖醇对本发明甲醛捕捉剂的制备有着至关重要的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种游离甲醛捕捉剂，其特征在于，包括以下重量份计的原料：磷酸酯化多元糖醇10-30份、快速吸附辅助剂10-25份、表面活性剂0.2-0.5份、催化剂1-5份和纯水54-78份；
所述磷酸酯化多元糖醇包括以下组分原料：尿素2-15份、磷酸盐2-10份和多元糖醇100份。
2.根据权利要求1所述的游离甲醛捕捉剂，其特征在于，所述多元糖醇为葡萄糖、麦芽糖、高果糖、麦芽糊精、山梨醇、丙三醇、丙二醇、丁二醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的游离甲醛捕捉剂，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸钾盐、磷酸钠盐类、多聚磷酸盐类、偏磷酸盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的游离甲醛捕捉剂，其特征在于，所述快速吸附辅助剂三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、尿素、乙烯脲、硅溶胶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的游离甲醛捕捉剂，其特征在于，所述催化剂为过硫酸盐、亚硫酸盐、偶氮咪类盐酸盐、碳酸肼中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的游离甲醛捕捉剂，其特征在于，所述表面活性剂为烷基多糖苷。
7.根据权利要求6所述的游离甲醛捕捉剂，其特征在于，所述表面活性剂为4-8个碳的低碳链的烷基多糖苷。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的游离甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备磷酸酯化多元糖醇
(a)将多元糖醇、尿素和磷酸盐混合溶解；
(b)将步骤(a)制得的混合溶液烘干到水分在15％以下；
(c)将步骤(b)制得的混合物料在100-160℃的干式反应釜或捏合机中反应0.5-4小时，即得磷酸酯化多元糖醇；
(2)将快速吸附辅助剂、表面活性剂、催化剂及步骤(1)制得的磷酸酯化多元糖醇加入到纯水中，搅拌混合均匀，即为甲醛捕捉剂。
9.根据权利要求8所述的游离甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中的烘干为控制温度在80℃以下进行烘干。
10.根据权利要求8所述的游离甲醛捕捉剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中还包括使用磷酸将制得甲醛捕捉剂调整至PH值至4.0-6.5。
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