CN111729655A - 可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种绿色环保的、可生物降解的除甲醛变色海绵载体，即一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征是先将醇胺类化合物加入到去离子水中，充分搅拌至溶解均匀制成甲醛反应剂，其中，所用去离子水和吸附材料按1：1～3:1质量比配比，后用吸附材料物理吸附相应组分的甲醛反应剂、显色剂、保湿剂制成可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料；所述吸附材料是一种用木浆粕作为原料制成的可生物降解吸水性海绵，其表面疏松多孔，有利于对甲醛气体的持久吸附。所述吸附在海绵上的甲醛反应剂通过化学反应去除甲醛，通过降低体系的pH值，达到显色剂的变色区域；当反应完全之后，再次喷洒甲醛反应剂，又显示之前的颜色，从而实现重复持续使用目的。

Description

可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明属于甲醛清除技术领域，具体涉及一种空气治理方面可重复持续使用的除甲醛吸附材料，尤其涉及一种通过颜色变化显示甲醛清除情况的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料及其制备方法。
背景技术
众所周知，人们平均每天70%～90%的时间在室内度过，而城市居民每天甚至有90%的时间在室内。就一线城市新装住宅空气质量抽检结果显示，甲醛平均超标率为70%～80%。在我国儿童白血病患者中，有90%以上的患儿家庭住房是近半年内装修使用的。为此，世界卫生组织已把甲醛列为I类致癌物，并认为甲醛与白血病之间存在某种患病关系。
目前，用于净化室内污染气体的吸附材料主要有活性炭、分子筛、硅胶、膨润土、聚酰胺等，这些产品在一定程度上都可以清除甲醛。但是，当甲醛清除剂达到饱和后，甲醛清除效率就开始减弱，而用户无法直观的判断甲醛清除剂的清除效果，不能及时有效的更换甲醛清除剂。用户需要通过如甲醛检测仪或甲醛检测试纸进行检测，这给用户直观体验带来诸多不便。
中国专利授权号CN 100563793C，可视型有害气体消除剂及其制备方法，利用高锰酸钾氧化除甲醛，通过高锰酸钾反应前后颜色发生变化实现可视化。但是高锰酸钾具有强氧化性，对人体呼吸道、皮肤有损害，也能对衣物、家具造成破坏，因此不适宜用于室内空气治理中。
中国专利授权号CN 102527228B，一种可视变色的甲醛清除剂，利用吸附材料吸附甲醛，然后被催化氧化为甲酸，甲酸的酸性可以使变色组分变色，通过变色感知甲醛清除情况。
前述现有的清除甲醛使用的吸附材料都存在一个显著的缺点，即所用的吸附材料载体都是一次性易耗品，反应结束后的载体不能重复利用，且容易造成对环境的二次污染以及资源浪费。
为此，根据现有情况，本发明特别提出一种绿色环保的、可生物降解的、可重复持续使用的吸附材料，并通过吸附材料吸附相应除甲醛组分的全新技术方案。即以木浆粕作为原料制成可生物降解的吸水海绵作为吸附材料；该吸附材料是一种表面疏松多孔的能够重复持续吸附甲醛气体的海绵原料，通过海绵吸附相应技术比例的功能性添加剂——显色组分和保湿组分；同时利用吸附在海绵上的甲醛反应剂发生化学定量反应去除甲醛，通过降低海绵体系的pH值，达到显色组分的显示变色区域。从而获得一种以海绵载体颜色变化判断清除甲醛情况的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料。
发明内容
针对现有技术不能直观反应甲醛清除情况的技术不足以及吸附材料载体不能重复使用的缺点问题，本发明特别提供一种直观体验除甲醛效果的绿色环保的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料及其制备方法。该吸附材料用于浸渍在由醇胺类化合物溶解于适合比例去离子水所制成的甲醛反应剂，以及在甲醛反应剂中配比相应组分的显色剂、保湿剂均匀搅拌后的混合溶液中，后将吸附材料取出，并在真空干燥箱40℃环境条件下烘干，即得一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料。
该吸附材料是一种以木浆粕作为原料制成的可生物降解的吸水海绵，其表面疏松多孔，有利于对甲醛气体的重复持续吸附。吸附在海绵上的甲醛反应剂通过化学反应去除甲醛，通过降低体系的pH值，达到显色剂的变色区域；当反应完全后，再次喷洒甲醛反应剂，又显示之前的颜色，可多次重复使用。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，用于净化室内污染气体使用，其特征是先将醇胺类化合物加入到去离子水中，充分搅拌至溶解均匀制成甲醛反应剂，其中，所用去离子水和吸附材料按1：1～3:1质量比配比，后用吸附材料物理吸附相应组分的甲醛反应剂、显色剂、保湿剂制成具有可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料。
所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征是所述吸附材料是一种吸水性海绵载体，其是用木浆粕原料制作的可生物降解的表面疏松多孔的吸水性海绵。
所述的吸附材料是用于吸附甲醛气体使用，同时用于吸附相应的除甲醛组分的添加剂以分解甲醛使用。
其中，所述的吸附材料优选使用白色或黄色海绵，但不限于白色或黄色海绵。其他颜色的海绵载体也可以适用，但综合实际考虑，使用其他颜色的海绵载体，所需显示剂剂量较大，使得生产制作成本高。
所述甲醛反应剂是醇胺类化合物，用于通过定量化学反应去除甲醛，通过pH值酸碱变化改变吸附材料海绵载体的颜色。
所述显色剂是甲醛反应剂与甲醛反应后，降低吸附材料体系pH值至显色剂的变色点，促使颜色发生变化的化学试剂。
所述保湿剂的组分是氯化镁，其是用于保持吸附材料水分和保持显色剂持久显色的化学试剂。
其中，优选地，所述的显色剂采用单一显色剂中的中性红、百里酚蓝、尼罗蓝、茜素黄R的任意一种；所述的显色剂采用混合显色剂中的百里酚酞—茜素黄、酚酞—尼罗蓝、尼罗蓝—茜素黄的任意一种。
优选地，所述的甲醛反应剂是醇胺类化合物，pH值显碱性，可采用3-氨基-1、2-丙二醇(HOCH2CH(OH)CH2NH2)、氨基甲基丙二醇(HOCH2C(NH2)(CH3)CH2OH)、2-氨基-1、3-丙二醇(HOCH2CH(NH2)CH2OH)的一种或两种的混合物。
本发明技术方案的化学反应机理是：
甲醛反应剂通过化学反应去除甲醛，生成一种多元环化合物，该多元环化合物化学性质稳定，无毒无害，且不会造成二次污染；甲醛反应剂的分子结构中含有“—NH2”和“—OH”，其中—NH2是供电子基团，和甲醛结构中的羰基发生亲核加成反应，后再和“—OH”进行反应，得到一个稳定的多元环结构。反应原理如下所示：
Figure 494253DEST_PATH_IMAGE001
一种权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料的制备方法，其特征在于具体制备方法如下：
⑴、按质量份称取2～20份的醇胺类化合物加入去离子水中，用搅拌器搅拌均匀使其充分溶解，制成甲醛反应剂，所得溶液为（a）；
⑵、按质量份称取1～5份的单一显色剂或混合显色剂加入溶液（a）中，搅拌均匀，所得溶液为（b）；
⑶、按质量份称取10～20份的保湿剂加入溶液（b）中，搅拌均匀，所得溶液（c）；
⑷、将吸附材料浸渍在溶液（c）中或将溶液（c）喷洒在吸附材料表面后，在真空干燥箱40℃环境条件下烘干，即得一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料。
一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，与现有技术相比，其突出的显著特点和优点在于：
1、本发明采用一种绿色环保的、可生物降解的除甲醛变色海绵吸附材料；该种吸附材料可重复持续使用，不会造成二次污染；且反应产物是无毒、无害的多元环结构的化合物。
2、本发明颜色变化明显，能够直观显示甲醛的反应情况，提醒用户及时喷洒甲醛反应剂。
3、本发明产品形式多样，适用于各种场合，比表面积大，能够迅速高效地清除室内的甲醛污染物。
附图说明
附图1为本发明可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料示意图。
其中，图1中（a）为制得的变色吸附材料——海绵；图1中（b）为海绵吸附甲醛并与甲醛完全反应后，海绵颜色发生改变；图1中（c）为滴加甲醛反应剂后，海绵变为图中（a）前的颜色状态。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步的详细阐述，并不限制于本发明公开的技术方案内容。
本发明所述的一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，用于净化室内污染气体使用，其特征在于：可重复持续使用除甲醛变色吸附材料由海绵载体55～87份、甲醛反应剂2～20份、显色剂1～5份、保湿剂10～20份组成；其中，所述的吸附材料用于吸附除甲醛的功能性添加剂，按照相应组分的物质材料的质量份制作，即可获得一种以海绵载体颜色变化判断清除甲醛情况的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料。
实施例1：
将20 g HOCH2C(NH2)(CH3)CH2OH溶于100 ml去离子水中，搅拌均匀，制成甲醛反应剂，所得溶液为（a）；向溶液（a）中加入3 mL的单一显色剂中性红，搅拌均匀，得溶液（b）；向溶液（b）中加入10g的氯化镁，搅拌均匀，得溶液（c），将备用的白色吸水海绵事先浸渍在溶液（c）中，后在真空烘干箱中40℃下烘干，制成变色除甲醛海绵载体。
反应完全之后，海绵颜色由黄色变成红色；当颜色变成红色时，感知甲醛反应剂已吸附甲醛发生化学反应；再次喷洒甲醛反应剂，海绵载体颜色变为未反应时的海绵颜色——黄色。
实施例2：
将15 g HOCH2CH(OH)CH2NH2溶于100 ml去离子水中，搅拌均匀，制成甲醛反应剂，所得溶液为（a）；向溶液（a）中加入2 mL的混合显色剂百里酚酞—茜素黄，搅拌均匀，得溶液（b）；向溶液（b）中加入15g的氯化镁，搅拌均匀，得溶液（c），将备用的白色吸水海绵事先浸渍在溶液（c）中，后在真空烘干箱中40℃下烘干，制成变色除甲醛海绵载体。
反应完全之后，海绵颜色由紫色变成黄色；再次喷洒甲醛反应剂，海绵载体颜色变为未反应时海绵颜色——紫色。
实施例3：
将10 g HOCH2CH(NH2)CH2OH溶于100 ml去离子水中，搅拌均匀，制成甲醛反应剂，所得溶液为（a）；向溶液（a）中加入5mL的单一显色剂中性红，搅拌均匀，得溶液（b）；向溶液（b）中加入10g的氯化镁，搅拌均匀，得溶液（c），将备用的白色吸水海绵事先浸渍在溶液（c）中，后在真空烘干箱中40℃下烘干，制成变色除甲醛海绵载体。
反应完全之后，海绵颜色由黄色变成红色；再次喷洒甲醛反应剂，海绵载体颜色变为未反应时的海绵颜色——黄色。
如下表除甲醛数据，所示：
测试样品 24h后甲醛去除率 颜色变化
实施例1 96.3 黄色→红色
实施例2 93.5 紫色→黄色
实施例3 92.4 黄色→红色
本发明所述的一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，提供一种吸水性的海绵载体材料，能够高效、迅速的清除室内的甲醛。通过海绵载体颜色变化，用户可以及时喷洒甲醛反应剂，能够持久有效的去除甲醛有毒物。其产品形式简单，生产工艺方便，有利于该产品的大规模制备及推广应用。
以上所述，仅是本发明所列举的实施例仅为部分优选实施例，不仅限于实施例的内容。对于涉及该领域的技术人员，可在该发明的技术方案上进行变换，但所作的改变均属于该发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，用于净化室内污染气体使用，其特征是先将醇胺类化合物加入到去离子水中，充分搅拌至溶解均匀制成甲醛反应剂，其中，所用去离子水和吸附材料按1：1～3:1质量比配比；后用吸附材料物理吸附相应组分的甲醛反应剂、显色剂、保湿剂制成具有可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料；
所述变色吸附材料，是由以下方法制备所得：
⑴、按质量份称取2～20份的醇胺类化合物加入去离子水中，用搅拌器搅拌均匀使其充分溶解，制成甲醛反应剂，所得溶液为（a）；
⑵、按质量份称取1～5份的单一显色剂或混合显色剂加入溶液（a）中，搅拌均匀，所得溶液为（b）；
⑶、按质量份称取10～20份的保湿剂加入溶液（b）中，搅拌均匀，所得溶液（c）；
⑷、将吸附材料浸渍在溶液（c）中或将溶液（c）喷洒在吸附材料表面后，在真空干燥箱40℃环境条件下烘干，即得一种可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料。
2.根据权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述吸附材料是一种吸水性海绵载体，其是用木浆粕原料制作的可生物降解的表面疏松多孔的吸水性海绵。
3.根据权利要求1或2所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述的吸附材料是用于吸附甲醛气体使用，同时用于吸附相应的除甲醛组分的添加剂以分解甲醛使用。
4.根据权利要求1或2或3所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述的吸附材料优选使用白色或黄色海绵，但不限于白色或黄色海绵。
5.根据权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述甲醛反应剂是醇胺类化合物，用于通过定量化学反应去除甲醛，通过pH值酸碱变化改变吸附材料海绵载体的颜色。
6.根据权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述显色剂是甲醛反应剂与甲醛反应后，降低吸附材料体系pH值至显色剂的变色点，促使颜色发生变化的化学试剂。
7.根据权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述保湿剂优选使用氯化镁，其是用于保持吸附材料水分和保持显色剂持久显色的化学试剂。
8.根据权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述的显色剂采用单一显色剂中的中性红、百里酚蓝、尼罗蓝、茜素黄R的任意一种。
9.根据权利要求1所述的可重复持续吸附甲醛的变色吸附材料，其特征在于所述的显色剂采用混合显色剂中的百里酚酞—茜素黄、酚酞—尼罗蓝、尼罗蓝—茜素黄的任意一种。
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