CN112169563A - 一种可视变色甲醛吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可视变色甲醛吸附材料，其原料按质量份数计包括：多孔材料1～100份、甲醛捕捉剂0.05～40份、颜色指示剂0.00001～0.1份，所述甲醛捕捉剂为含有铵根或含氨基的化合物。本发明还公开了一种可视变色甲醛吸附材料的制备方法，包括：将多孔材料置于含甲醛捕捉剂及颜色指示剂的溶液中，待完全浸渍后，烘干即得。本发明在清除甲醛的同时，实现其可视化，进而提醒消费者甲醛清除的效果。本发明能够有效控制所制备材料的比表面积，严格调控浸渍比例，实现可视变色甲醛吸附材料的高效制备。

Description

一种可视变色甲醛吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种甲醛吸附材料，尤其涉及一种可视变色甲醛吸附材料及其制备方法。
背景技术
甲醛，又称蚁醛，是一种无色易挥发气体，是一种室内常见污染气体。被世界卫生组织国际癌症研究机构列为一类致癌物。甲醛对环境及人的健康危害在过去的几十年中越来越受到人们的重视。目前，甲醛的去除方法主要可分为物理法和化学法。物理法是利用多孔材料吸附环境中的甲醛气体，但是具有吸附容量小且易脱附的缺点。化学法是利用氧化、催化氧化、化合反应等途径将甲醛分解或者固定下来。不同的化学法都可以起到一定的甲醛去除效果，但是去除效果需要凭借外界的检测手段加以判断。无法让使用者直观地感受到使用甲醛去除剂地去除效果。此外，无法判断所使用的甲醛去除剂是否已经吸附饱和，造成消费者不能在最恰当的时间更换甲醛去除剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种可视变色甲醛吸附材料及其制备方法，在清除甲醛的同时，实现其可视化，进而提醒消费者甲醛清除的效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可视变色甲醛吸附材料，其原料按质量份数计包括：多孔材料1～100份、甲醛捕捉剂0.05～40份、颜色指示剂0.00001～0.1份，所述甲醛捕捉剂为含有铵根或含氨基的化合物。
优选地，所述多孔材料为纯白色或半透明色的吸附材料，所述多孔材料为活性氧化铝、硅藻土、多孔二氧化硅、分子筛、MOF、COF中的一种或多种，所述活性氧化铝、硅藻土的比表面积大于300m2/g，所述多孔二氧化硅、分子筛、MOF、COF的比表面积大于800m2/g。
优选地，所述甲醛捕捉剂选自碳酸氢铵、卤化铵、烷基卤化铵、硫酸铵、硝酸铵、烷基硫酸铵、烷基苯磺酸铵、亚乙基脲、碳酸胍、四乙烯五胺中的一种或多种。
优选地，所述甲醛捕捉剂的浓度为2～200g/L。
优选地，所述颜色指示剂为变色范围在弱酸性到碱性间的化合物，所述颜色指示剂选自酚酞、酚磺紫、间甲酚紫、甲酚红、酚红、中性红、儿茶酚紫、石蕊、百里酚酞、溴百里酚蓝、茜素黄R、靛胭脂红、茜素红S、孔雀绿、达旦黄中的一种或多种。
优选地，所述颜色指示剂的浓度为0.001～0.1g/L。
优选地，还包括助溶剂0.001～10份，所述助溶剂为浓度0.01～0.5mol/L的NaOH或者20％～90％的乙醇。
本发明还提供一种上述的可视变色甲醛吸附材料的制备方法，包括：将多孔材料置于含甲醛捕捉剂及颜色指示剂的溶液中，待完全浸渍后，烘干即得。
优选地，所述多孔材料与浸渍液体的质量比为0.6～5，浸渍的时间为10～180min。
优选地，利用真空干燥的方式烘干，在真空干燥过程中配合搅拌或者旋转混合，所述真空干燥温度为60～100℃，真空度为30～101kPa，干燥时间为1～24h。
本发明的可视变色甲醛吸附材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当比表面积和孔径分布的浅色多孔材料，合适的浸渍比例，恰当的甲醛捕捉剂和颜色指示剂。本发明利用颜色指示剂在中性到碱性范围变色的特点，随着甲醛与甲醛捕捉剂的反应，甲醛捕捉剂中的碱性官能团被消耗使得系统中的pH降低，颜色指示剂在pH低至一定范围时颜色发生改变，从而实现在清除甲醛的同时，实现其可视化，进而提醒消费者甲醛清除的效果。
本发明所达到的有益效果：
1)本发明的可视变色甲醛吸附材料，有效控制所制备材料的比表面积，严格调控浸渍比例，吸附效果更加优越。本发明提出了根据多孔材料的比表面积来确定最佳浸渍范围(见图1)。采用在本发明提出的最佳浸渍范围制备的吸附材料具有最小的堵孔率和甲醛捕捉剂负载量。
2)本发明将多孔材料作为甲醛捕捉剂及颜色指示剂的载体，相较于凝胶载体，本发明吸附甲醛的容量和速率快，处理效率高，且显色快速明显，显色灵敏度高。水凝胶类材料的比表面积不会高于10m2/g。相比于本专利所使用的多孔材料，其比表面积要下降1～2个数量级，吸附速率明显更低。
3)本发明既可装入无纺布、多孔塑料袋、有孔塑料盒中做成除甲醛包、除甲醛盒，用作静态吸附用除甲醛剂。也可以放到空气净化器滤网中做动态吸附，使用范围广泛。
4)本发明的可视变色甲醛吸附材料在使用过程中可根据材料性能进行颜色转化，智能显色。
5)本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
附图说明
图1是多孔材料比表面积与最佳浸渍量的关系图；
图2是实施例1和对比例中两种材料的静态甲醛吸附速率。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种可视变色甲醛吸附材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)选取10份比表面积为1000m2/g的二氧化硅作为吸附材料基材。
(2)配制亚乙基脲浓度为43g/L，中性红浓度为0.005g/L的混合溶液50份。
(3)将上述10份氧化硅及所配置的混合溶液加入旋转真空干燥仪，装填度为40％，旋转浸渍30min。
(4)在60℃，80kPa的真空度下旋转干燥4h，即得。
产品测试：将10g上述可变色吸附剂粘结到无纺布上，做成有效面积为10cm2的滤片，将滤片用夹具夹紧置于测试风道中。以0.05m/s的线速度持续通入浓度为1mg/m3的甲醛气体，当单位时间甲醛去除率从85％下降至50％时，材料由黄色变成红色。此时该材料的甲醛吸附量为214mg/g。
实施例2：
一种可视变色甲醛吸附材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)选取10份比表面积为700m2/g的13X分子筛作为吸附材料基材。
(2)配制碳酸胍浓度为60g/L，茜素黄R浓度为0.002g/L的混合溶液15份。
(3)将上述分子筛及所配置的混合溶液加入旋转真空干燥仪，装填度为30％，旋转浸渍20min。
(4)在70℃，50kPa的真空度下旋转干燥6h，即得。
产品测试：将20g上述可变色吸附剂粘结到无纺布上，做成有效面积为10cm2的滤片，将滤片用夹具夹紧置于测试风道中。以0.05m/s的线速度持续通入浓度为1mg/m3的甲醛气体，当单位时间甲醛去除率从80％下降至40％时，材料由红色变成黄色。此时该材料的甲醛吸附量为156mg/g。
实施例3：
一种可视变色甲醛吸附材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)选取10份比表面积为400m2/g的尺寸直径1～3mm的活性氧化铝作为吸附材料基材。
(2)用90％乙醇助溶剂配置成百里酚酞质量浓度为1％的颜色指示溶液。
(3)配制四乙烯五胺浓度为30g/L，百里酚酞浓度为0.0001g/L的混合溶液5份。
(4)将上述混合溶液与氧化混合，搅拌浸渍20min。
(5)利用微波，将材料在80℃的条件下干燥30min，即得。由于微波是从物体内部开始加热，湿气从内向外扩散，加热效率更高，所需干燥时间教普通干燥方式更短。
产品测试：将30g上述可变色吸附剂粘结到无纺布上，做成有效面积为10cm2的滤片，将滤片用夹具夹紧置于测试风道中。以0.05m/s的线速度持续通入浓度为1mg/m3的甲醛气体，当单位时间甲醛去除率从70％下降至30％时，材料由蓝色变成黄白色。此时该材料的甲醛吸附量为53mg/g。
对比例
将琼脂5份，水80份，十二烷基硫酸铵1份、三乙烯四胺0.01份、甲基橙0.00005份、靛蓝二磺酸钠0.0005份以及柠檬酸0.05份，及保水剂0.0001份混合均匀制备得到凝胶甲醛清除剂。
将1g凝胶甲醛清除剂及1g实施例1的甲醛吸附剂分别放置于30m3试验仓中，采用GB/T18801-2015所述方法制备控制仓中甲醛浓度并检测吸附前后浓度变化。结果如下图2、表1所示。
表1两种材料静态吸附24h的甲醛吸附量
样品 甲醛吸附量mg/g
对比例 7.08
实施例1 29.84
由图2和表1可以看出，本发明将多孔材料作为甲醛捕捉剂及颜色指示剂的载体(实施例1)，相较于凝胶载体(对比例)，本发明吸附甲醛的容量和速率快，处理效率高，且显色快速明显，显色灵敏度高。水凝胶类材料的比表面积不会高于10m2/g，相比于本专利所使用的多孔材料，其比表面积要下降1～2个数量级，吸附速率明显更低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，其原料按质量份数计包括：多孔材料1～100份、甲醛捕捉剂0.05～40份、颜色指示剂0.00001～0.1份，所述甲醛捕捉剂为含有铵根或含氨基的化合物。
2.根据权利要求1所述的可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，所述多孔材料为纯白色或半透明色的吸附材料，所述多孔材料为活性氧化铝、硅藻土、多孔二氧化硅、分子筛、MOF、COF中的一种或多种，所述活性氧化铝、硅藻土的比表面积大于300m2/g，所述多孔二氧化硅、分子筛、MOF、COF的比表面积大于800m2/g。
3.根据权利要求1所述的可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，所述甲醛捕捉剂选自碳酸氢铵、卤化铵、烷基卤化铵、硫酸铵、硝酸铵、烷基硫酸铵、烷基苯磺酸铵、亚乙基脲、碳酸胍、四乙烯五胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，所述甲醛捕捉剂的浓度为2 ~200g/L。
5.根据权利要求1所述的可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，所述颜色指示剂为变色范围在弱酸性到碱性间的化合物，所述颜色指示剂选自酚酞、酚磺紫、间甲酚紫、甲酚红、酚红、中性红、儿茶酚紫、石蕊、百里酚酞、溴百里酚蓝、茜素黄R、靛胭脂红、茜素红S、孔雀绿、达旦黄中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，所述颜色指示剂的浓度为0.001~0.1g/L。
7.根据权利要求1所述的可视变色甲醛吸附材料，其特征在于，还包括助溶剂0.001～10份，所述助溶剂为浓度0.01~0.5mol/L的NaOH或者20%~90%的乙醇。
8.权利要求1-7任意一项所述的可视变色甲醛吸附材料的制备方法，其特征在于，包括：将多孔材料置于含甲醛捕捉剂及颜色指示剂的溶液中，待完全浸渍后，烘干即得。
9.根据权利要求8所述的可视变色甲醛吸附材料的制备方法，其特征在于，所述多孔材料与浸渍液体的质量比为0.6~5，浸渍的时间为10~180min。
10.根据权利要求8所述的可视变色甲醛吸附材料的制备方法，其特征在于，利用真空干燥的方式烘干，在真空干燥过程中配合搅拌或者旋转混合，所述真空干燥温度为60~100℃，真空度为30~101kPa，干燥时间为1~24h。
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