CN113413872A - 一种纳米复合除甲醛异味环保新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，属于环保材料技术领域，包括以下重量份的原料：二氧化钛5‑10份、纳米银10‑20份、增稠剂2‑6份、过碳酸钠4‑10份、去离子水50‑80份、活性炭70‑90份、活性氧化铝粉10‑20份、氨基酸混合液15‑30份。采用本发明提供的新材料能够增大活性炭对于甲醛的吸收效果，对甲醛的具有较好的吸收率以及吸收效率，具有成本低廉、材料易获取、除醛效果好的优点，适于推广使用。

Description

一种纳米复合除甲醛异味环保新材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，具体是一种纳米复合除甲醛异味环保新材料及其制备方法。
背景技术
甲醛是室内空气污染物之一，它具有很高的毒性和刺激性，对人体的健康危害巨大，是主要的致癌、致畸形的化学物质之一，生活中的甲醛通常来源于装饰、装修材料、家具和涂料等，尤以人造板材及其使用的胶黏剂为甚，这些材料在生产过程中使用了含有甲醛的酚醛和脲醛树脂，在使用过程中会游离甲醛。长期以来，关于如何有效除去室内空气中的甲醛成为当前研究的热点，因为它与人们的生活质量及其身体健康息息相关。
目前，传统的甲醛去除手段大多利用活性炭对甲醛进行吸附，活性炭吸附甲醛时容易发生饱和现象，使得活性炭的吸附效果不理想。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明实施例要解决的技术问题是提供一种纳米复合除甲醛异味环保新材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，包括以下重量份的原料：二氧化钛5-10份、纳米银10-20份、增稠剂2-6份、过碳酸钠4-10份、去离子水50-80份、活性炭70-90份、活性氧化铝粉10-20份、氨基酸混合液15-30份。
作为本发明进一步的改进方案：包括以下重量份的原料：二氧化钛6-9份、纳米银12-18份、增稠剂3-5份、过碳酸钠6-8份、去离子水60-70份、活性炭75-85份、活性氧化铝粉13-17份、氨基酸混合液19-25份。
作为本发明进一步的改进方案：包括以下重量份的原料：二氧化钛7份、纳米银15份、增稠剂4份、过碳酸钠7份、去离子水65份、活性炭80份、活性氧化铝粉15份、氨基酸混合液22份。
作为本发明进一步的改进方案：所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种。
作为本发明再进一步的改进方案：所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液。
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为3-6次，得改性活性炭；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌2.5-5.5h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭2.5-5.5h后，向网箱内部通入高速气流0.5-1h，得活性炭负载中间体；
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中80-100℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
作为本发明再进一步的改进方案：所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃。
作为本发明再进一步的改进方案：所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s。
作为本发明再进一步的改进方案：所述活性炭的改性处理还包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
作为本发明再进一步的改进方案：所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的新材料能够增大活性炭对于甲醛的吸收效果，对甲醛的具有较好的吸收率以及吸收效率，具有成本低廉、材料易获取、除醛效果好的优点，适于推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例提供了一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，包括以下重量份的原料：二氧化钛5、纳米银10份、增稠剂2份、过碳酸钠4份、去离子水50份、活性炭70份、活性氧化铝粉10份、氨基酸混合液15份。
所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种，增稠剂用于增大溶液的粘性；所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液，在常温下，甲醛能够与氨基酸混合液中的氨基发生反应，并生成羟甲基衍生物，以实现甲醛的去除。
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为3次，得改性活性炭；由于高温蒸汽可对活性炭产生蚀刻效果，以增大活性炭内部空隙数量以及孔深，使得后续中间体溶液的依附面积增大，以提高甲醛的吸收效果；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌2.5h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；通过加入增稠剂，可使得中间体溶液的粘度增大，以便于中间体溶液中的各组分能够顺利的粘附至改性的活性炭表面以及内孔中；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭2.5h后，向网箱内部通入高速气流0.5h，得活性炭负载中间体；经雾化设备输出的中间体溶液在形成细小的雾滴后可渗入至改性活性炭内孔中，实现中间体溶液的附着；通过高速气流的通入，可使得进入改性活性炭内孔中的多余中间体溶液（未附着在空隙内壁的中间体溶液）吹出，以防止进入孔洞内部的中间体溶液过多，导致孔洞的堵塞。
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中80℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
上述步骤中，所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃，所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s；
所述活性炭的改性处理还可包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
上述步骤中，所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
实施例2
本实施例提供了一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，包括以下重量份的原料：二氧化钛10、纳米银20份、增稠剂6份、过碳酸钠10份、去离子水80份、活性炭90份、活性氧化铝粉20份、氨基酸混合液30份。
所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种，增稠剂用于增大溶液的粘性；所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液，在常温下，甲醛能够与氨基酸混合液中的氨基发生反应，并生成羟甲基衍生物，以实现甲醛的去除。
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为6次，得改性活性炭；由于高温蒸汽可对活性炭产生蚀刻效果，以增大活性炭内部空隙数量以及孔深，使得后续中间体溶液的依附面积增大，以提高甲醛的吸收效果；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌5.5h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；通过加入增稠剂，可使得中间体溶液的粘度增大，以便于中间体溶液中的各组分能够顺利的粘附至改性的活性炭表面以及内孔中；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭5.5h后，向网箱内部通入高速气流1h，得活性炭负载中间体；经雾化设备输出的中间体溶液在形成细小的雾滴后可渗入至改性活性炭内孔中，实现中间体溶液的附着；通过高速气流的通入，可使得进入改性活性炭内孔中的多余中间体溶液（未附着在空隙内壁的中间体溶液）吹出，以防止进入孔洞内部的中间体溶液过多，导致孔洞的堵塞。
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中100℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
上述步骤中，所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃，所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s；
所述活性炭的改性处理还可包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
上述步骤中，所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
实施例3
本实施例提供了一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，包括以下重量份的原料：二氧化钛7份、纳米银15份、增稠剂4份、过碳酸钠7份、去离子水65份、活性炭80份、活性氧化铝粉15份、氨基酸混合液22份。
所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种，增稠剂用于增大溶液的粘性；所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液，在常温下，甲醛能够与氨基酸混合液中的氨基发生反应，并生成羟甲基衍生物，以实现甲醛的去除。
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为4次，得改性活性炭；由于高温蒸汽可对活性炭产生蚀刻效果，以增大活性炭内部空隙数量以及孔深，使得后续中间体溶液的依附面积增大，以提高甲醛的吸收效果；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌4h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；通过加入增稠剂，可使得中间体溶液的粘度增大，以便于中间体溶液中的各组分能够顺利的粘附至改性的活性炭表面以及内孔中；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭4h后，向网箱内部通入高速气流0.7h，得活性炭负载中间体；经雾化设备输出的中间体溶液在形成细小的雾滴后可渗入至改性活性炭内孔中，实现中间体溶液的附着；通过高速气流的通入，可使得进入改性活性炭内孔中的多余中间体溶液（未附着在空隙内壁的中间体溶液）吹出，以防止进入孔洞内部的中间体溶液过多，导致孔洞的堵塞。
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中90℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
上述步骤中，所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃，所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s；
所述活性炭的改性处理还可包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
上述步骤中，所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
实施例4
本实施例提供了一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，包括以下重量份的原料：二氧化钛6、纳米银12份、增稠剂3份、过碳酸钠6份、去离子水60份、活性炭75份、活性氧化铝粉13份、氨基酸混合液19份。
所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种，增稠剂用于增大溶液的粘性；所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液，在常温下，甲醛能够与氨基酸混合液中的氨基发生反应，并生成羟甲基衍生物，以实现甲醛的去除。
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为5次，得改性活性炭；由于高温蒸汽可对活性炭产生蚀刻效果，以增大活性炭内部空隙数量以及孔深，使得后续中间体溶液的依附面积增大，以提高甲醛的吸收效果；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌3h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；通过加入增稠剂，可使得中间体溶液的粘度增大，以便于中间体溶液中的各组分能够顺利的粘附至改性的活性炭表面以及内孔中；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭3h后，向网箱内部通入高速气流0.6h，得活性炭负载中间体；经雾化设备输出的中间体溶液在形成细小的雾滴后可渗入至改性活性炭内孔中，实现中间体溶液的附着；通过高速气流的通入，可使得进入改性活性炭内孔中的多余中间体溶液（未附着在空隙内壁的中间体溶液）吹出，以防止进入孔洞内部的中间体溶液过多，导致孔洞的堵塞。
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中85℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
上述步骤中，所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃，所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s；
所述活性炭的改性处理还可包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
上述步骤中，所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
实施例5
本实施例提供了一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，包括以下重量份的原料：二氧化钛9、纳米银18份、增稠剂5份、过碳酸钠8份、去离子水70份、活性炭85份、活性氧化铝粉17份、氨基酸混合液25份。
所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种，增稠剂用于增大溶液的粘性；所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液，在常温下，甲醛能够与氨基酸混合液中的氨基发生反应，并生成羟甲基衍生物，以实现甲醛的去除。
一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为4次，得改性活性炭；由于高温蒸汽可对活性炭产生蚀刻效果，以增大活性炭内部空隙数量以及孔深，使得后续中间体溶液的依附面积增大，以提高甲醛的吸收效果；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌4.5h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；通过加入增稠剂，可使得中间体溶液的粘度增大，以便于中间体溶液中的各组分能够顺利的粘附至改性的活性炭表面以及内孔中；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭4.5h后，向网箱内部通入高速气流0.9h，得活性炭负载中间体；经雾化设备输出的中间体溶液在形成细小的雾滴后可渗入至改性活性炭内孔中，实现中间体溶液的附着；通过高速气流的通入，可使得进入改性活性炭内孔中的多余中间体溶液（未附着在空隙内壁的中间体溶液）吹出，以防止进入孔洞内部的中间体溶液过多，导致孔洞的堵塞。
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中95℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
上述步骤中，所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃，所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s；
所述活性炭的改性处理还可包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
上述步骤中，所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
除甲醛效果的鉴定：
实验所需装置：规格为1m×1m×1m的塑料箱、甲醛发生器、甲醛浓度检测仪、风扇，塑料箱两端均通有管道，甲醛发生器以及甲醛浓度检测仪均置于塑料箱内部，风扇置于其中一组管道内部，两组管道内均设有阀门，甲醛发生器为在加热炉上部放置烧杯。
对比例
甲醛的检测方法：
向烧杯内部加入1ml甲醛标准液，密封塑料箱，开启两组阀门，并同时打开风扇以及加热炉，10分钟后关闭两组阀门，并关闭风扇以及加热炉，检测时间起始点为0，利用甲醛浓度检测仪对塑料箱内部的甲醛浓度进行检测，并每个30min记录一次数据，检测时间为5h，实验结果如下表所示。
表1为甲醛浓度在自然状态下的衰减反映
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
由上表可知，甲醛在自然条件下降解速率以及降解率均较为低下，需采用相应措施才能提高甲醛的降解率。
采用本除甲醛新材料降解甲醛实验
分别称取实施例1、2、3所得除甲醛成品材料3g，先后置于塑料箱内部，向烧杯内部加入1ml甲醛标准液，密封塑料箱，开启两组阀门，并同时打开风扇以及加热炉，10分钟后关闭两组阀门，并关闭风扇以及加热炉，检测时间起始点为0，利用甲醛浓度检测仪对塑料箱内部的甲醛浓度进行检测，并每个30min记录一次数据，检测时间为5h，实验结果如下表所示。
表2为甲醛浓度在新材料状态下的衰减反映
Figure 405102DEST_PATH_IMAGE004
由上表可知，采用本发明提供的新材料能够对甲醛的具有较好的吸收率以及吸收效率，具有成本低廉、材料易获取、除醛效果好的优点，适于推广使用。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：二氧化钛5-10份、纳米银10-20份、增稠剂2-6份、过碳酸钠4-10份、去离子水50-80份、活性炭70-90份、活性氧化铝粉10-20份、氨基酸混合液15-30份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：二氧化钛6-9份、纳米银12-18份、增稠剂3-5份、过碳酸钠6-8份、去离子水60-70份、活性炭75-85份、活性氧化铝粉13-17份、氨基酸混合液19-25份。
3.根据权利要求1所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：二氧化钛7份、纳米银15份、增稠剂4份、过碳酸钠7份、去离子水65份、活性炭80份、活性氧化铝粉15份、氨基酸混合液22份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，其特征在于，所述增稠剂为聚氨酯、淀粉、羟甲基纤维素的一种或几种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料，其特征在于，所述氨基酸混合液为含有氨基或羧基的一类有机化合物的溶液。
6.一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
活性炭的改性处理：将活性炭平铺于网箱内部，利用蒸汽发生器向网箱内部输送高温蒸汽，每隔10分钟打开网箱，对活性炭进行搅拌并重新铺平，网箱打开次数以及活性炭的搅拌次数为3-6次，得改性活性炭；
中间体的制备：按配比取二氧化钛、纳米银、增稠剂、过碳酸钠、氨基酸混合液、活性氧化铝粉以及去离子水，将所取的二氧化钛、纳米银、过碳酸钠、氨基酸混合液以及活性氧化铝粉剪切共混，置于去离子水中，磁力搅拌2.5-5.5h，搅拌的同时逐滴加入增稠剂，得中间体溶液；
活性炭负载中间体处理：将上述制得的中间体溶液由雾化设备输出至网箱内部，同时搅拌改性活性炭2.5-5.5h后，向网箱内部通入高速气流0.5-1h，得活性炭负载中间体；
将上述所得活性炭负载中间体置于烘箱中80-100℃烘干，烘干后粉碎过200目筛，得成品。
7.根据权利要求6所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，其特征在于，所述磁力搅拌转速为1200-2000r/min，温度为24-36℃。
8.根据权利要求6所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，其特征在于，所述高速气流采用鼓风机提供，流速为500m/s。
9.根据权利要求6所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，其特征在于，所述活性炭的改性处理还包括如下步骤：
将活性炭置于透明箱体内部，利用间隔分布的若干刺针反复插入至透明箱体内部，以对活性炭进行穿刺处理，得改性得活性炭。
10.根据权利要求9所述的一种纳米复合除甲醛异味环保新材料的制备方法，其特征在于，所述刺针的直径为2毫米，所述刺针的插入次数为50-70次。
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