CN113769706A - 一种空气净化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气净化材料及其制备方法，属于净化材料制备技术，按照凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末30‑40份，无水硫酸铜2‑5份，活性炭10‑15份，活性剂2‑5份，粘合剂10‑15份，胶合剂0.5‑1份的重量份数称取各组分材料；将凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末加入到水中，搅拌后静止取悬浮液，在悬浮液中搅拌并依次添加活性剂、活性炭和无水硫酸铜，再添加粘合剂搅拌，制得凹土基泥团，进行挤压造粒成球，干燥，在表面喷涂胶合剂，氮气环境中加热制得空气净化材料，本发明制备方法简单，且制得的空气净化材料能够有效杀菌及去除异味。

Description

一种空气净化材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种空气净化材料及其制备方法，属于空气净化材料制备方面的技术领域。
背景技术
在梅雨季节，在家庭生活狭小空间如冰箱、储藏柜等因为空气湿度大，易造成内部物品受潮、霉变，产生异味或者细菌等问题，造成环境气味的恶化。
目前常用的除臭除湿主要通过物理吸附的方式，包括有活性炭、硅胶、多孔氧化铝等多孔类除味剂材料，主要利用的是气体扩散、吸附的原理。这类材料虽对除异味具有一定的效果，但其吸湿能力和吸湿速度有限，且除湿效果弱。
碱性盐如氯化钙、氧化钙等因吸水后变成碱性较强的化学品，易从无纹滤布中渗漏污染家居物品。且这种除味剂不具有选择吸附性，作用时间比较短。专利号为：CN108889095A利用无水氯化钙制备除湿剂，具备一定的吸水性能，但对于臭味缺乏效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种空气净化材料及其制备方法，制备方法简单，且制得的空气净化材料能够杀菌且去除异味。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种空气净化材料，包括如下重量份数：
凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末30-40份，无水硫酸铜2-5份，活性炭10-15份，活性剂2-5份，粘合剂10-15份，胶合剂0.5-1份。
根据第一方面，进一步的，所述粘合剂包括醋酸酯淀粉，所述醋酸酯淀粉的制备方法如下：将醋酸酯淀粉与质量为10-20％醋酸酯淀粉的水搅拌均匀，再升温至70-120℃制得粘合剂。
第二方面，本发明提供一种空气净化材料的制备方法，包括如下步骤：
按照上述重量份数称取凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末、无水硫酸铜、活性炭、活性剂、粘合剂和胶合剂；
将凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末加入到水中，搅拌后静止取悬浮液；
在悬浮液中搅拌并依次添加活性剂、活性炭和无水硫酸铜，再添加粘合剂搅拌，制得凹土基泥团；
将凹土基泥团进行挤压造粒成球，干燥，干燥后的球状凹土基泥团表面喷涂胶合剂，在氮气环境中加热，制得空气净化材料。
根据第二方面，进一步的，所述凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉与水的质量比为1:5-8。
进一步的，所述静止时间为4-6h。
进一步的，所述搅拌采用十字搅刀搅拌器进行搅拌，搅拌速度为500-1000转/分或100-300转/分。
进一步的，所述凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末的制备方法如下：
凹土粉末的改性处理：称量凹凸棒粘土放入蒸馏水中搅拌2-4小时，加入混合酸处理液，在80-100℃中搅拌得到悬浮液；向悬浮液加入环氧基聚硅氧烷和六偏磷酸钠，再加入碱性溶液调整悬浮液的pH值至6-8，搅拌2-4小时，至少静止10h后，分离出凹凸棒石粘土悬浮液；
纳米氧化钛溶胶制备：将钛酸丁酯滴加到无水乙醇，并加入抑制剂乙酰丙酮，搅拌得到溶液A；取无水乙醇，加入硝酸及去离子水，滴入盐酸调节pH范围为3-4，室温搅拌得到溶液B；将A溶液放在70-80°恒温水浴箱中，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌得到纳米氧化钛溶胶；
凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末制备：将纳米氧化钛溶胶倒入凹凸棒石粘土悬浮液中，搅拌后离心过滤回收固体物，再经高温煅烧，得到凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末。
进一步的，凹土粉末的改性处理中，相对于100-150g凹凸棒粘土，蒸馏水的用量为800-1000ml，混合酸处理液的用量为15-20ml，环氧基聚硅氧烷的用量为5-8g，六偏磷酸钠的用量为8-10g。
进一步的，纳米氧化钛溶胶制备中，相对于钛酸丁酯10-15ml，抑制剂乙酰丙酮的用量为4-6ml，无水乙醇的用量为50-70ml，硝酸的用量为5-8ml，去离子水的用量为20-25ml。
进一步的，所述混合酸处理液包括草酸和硫酸，所述草酸和硫酸的质量比为1:1。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供一种空气净化材料的制备方法，制备过程简单，采用凹凸棒石粘土及纳米氧化钛、活性炭、无水硫酸铜的复合制备出净化剂，物理吸附去除臭味湿气，满足密闭空间等除臭除味需求，经过阳光照射还可再次使用，生态环保；
采用醋酸酯淀粉及胶合剂，有效增强空气净化材料强度，且制备过程无任何化工杀菌剂添加，降低环境污染。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述，本发明提供一种空气净化材料，由如下重量份数的原料组成：
凹凸棒石粘土/纳米氧化钛混合粉末30-40份，无水硫酸铜2-5份，活性炭10-15份，活性剂2-5份，粘合剂10-15份，胶合剂0.5-1份。
其中，活性剂采购自南京法诺物资有限公司生产的FA-240型表面活性剂，主要化学结构是改性脂肪族类高分子（乙氧基／丙氧基类化合物），具有润湿、扩散性能，降低粉末表面张力，改变粉末的表面极性，促进凹土粉末与各类无机物在水中的混合；粘合剂优选醋酸酯淀粉，将醋酸酯淀粉加水均匀搅拌，加水量按质量计为淀粉质量的10-20％，然后升温至70-120℃加热得到粘稠粘合剂；胶合剂选用世林胶业的产品SL8311耐高温胶水，是一种需要在中高温固化的单组分胶粘剂，具有耐温性好、固化后耐水、具有良好的胶接强度。
本发明还提供一种空气净化材料的制备方法，具体制备工艺如下：
步骤1：按照重量份数称取凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末、无水硫酸铜、活性炭、活性剂、粘合剂、胶合剂。
将凹凸棒石粘土/纳米氧化钛混合粉末加入到质量比为1:5-8的水中采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为500-1000转/分，进行搅拌2-3h，静止4-6h，选取中间悬浮层；
步骤2：在悬浮液中添加适量活性剂进行搅拌，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为500-1000转/分，搅拌时间为30-60分钟，添加无水硫酸铜、活性炭进行搅拌，搅拌速度为500-1000转/分，搅拌时间为30-60分钟，得到凹土混合液；
步骤3：在混合液中添加适量粘合剂进行搅拌处理，搅拌速度为100-300转/分，搅拌时间为30-60分钟，制备成粘稠的凹土基泥团；
步骤4：将凹土基泥团进行挤压造粒成球，直径为2-3mm，将制成的球状颗粒置于恒温干燥箱中干燥，90℃干燥2h，使得球状颗粒具有一定的强度；
步骤5: 将干燥的球状颗粒在45度圆盘造粒机表面喷涂少量耐高温的胶合剂，在氧化铝桶装坩埚中进行中低温350-400℃，30-60min热处理，获得气孔率高、成团性好的空气净化材料。
进一步的，凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末通过以下步骤制备：
1、凹土粉末的改性处理：
称量100-150g细度为200-400目的凹凸棒粘土放入800-1000ml蒸馏水中用搅拌器搅拌2-4小时，用15-20g草酸和20-30ml浓度为lmol／L的硫酸混合酸处理液在80-100℃中处理1-3小时得到悬浮液；向处理后的悬浮液加入5-8g环氧基聚硅氧烷和8-10g六偏磷酸钠，再滴加碱性溶液调整悬浮液的pH值至6-8，以1500转／分搅拌2-4小时，静止10h后，分离出凹凸棒石粘土悬浮液，待用；
2、纳米氧化钛溶胶制备：
将10ml钛酸丁酯以2s速度缓慢滴入到无水乙醇，乙醇的量与钛酸丁酯的体积量按体积比为4:1-8:1的比例，并加入4-6ml抑制剂乙酰丙酮，用搅拌器强力搅拌15-30 min，混合均匀，得到溶液A，待用；
取50-70ml的无水乙醇，加入5-8ml浓度为68%的硝酸与20-25ml去离子水，滴入适量lmol／L的盐酸，调节pH=3-4，室温搅拌15-30 min，得到溶液B；
然后将A溶液放在70-80°恒温水浴箱中，将溶液B以2s每滴的速度缓慢加入溶液A中，以100-300转/分搅拌搅拌2-4h，得到纳米氧化钛溶胶；
3、凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末制备：
将步骤2制得的纳米氧化钛溶胶倒入步骤1制得的凹凸棒石粘土悬浮液中，用搅拌器以300-500转/分搅拌15-30 min，混合均匀，在离心机中离心处理2-5次，每次至少5分钟，过滤回收固体物；
将回收的固体物在550-600°高温炉中煅烧2-3h，即可得到凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末。
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：
一种空气净化材料组分与具体制备工艺如下：
凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末30份，无水硫酸铜2份，活性炭10份，活性剂2份，粘合剂10份，胶合剂0.5份。
步骤1：按照重量份数称取凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末、无水硫酸铜、活性炭、活性剂、粘合剂、胶合剂。
将凹凸棒石粘土/纳米氧化钛混合粉末加入到质量比为1:5的水中采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为500转/分，进行搅拌2h，静止4h，选取中间悬浮层；
步骤2：在悬浮液中添加适量活性剂进行搅拌，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为500转/分，搅拌时间为60分钟；添加无水硫酸铜、活性炭进行搅拌，搅拌速度为500-1000转/分，搅拌时间为30-60分钟，得到凹土混合液；
步骤3：在混合液中添加适量粘合剂进行搅拌处理，搅拌速度为100-300转/分，搅拌时间为30-60分钟，制备成粘稠的凹土基泥团；
步骤4：将凹土基泥团进行挤压造粒成球，直径为2-3mm，将制成的球状颗粒置于恒温干燥箱中干燥，90℃干燥2h，使得球状颗粒具有一定的强度；
将干燥的球状颗粒在45度圆盘造粒机表面喷涂耐高温的胶合剂，在氧化铝桶装坩埚中进行中低温350℃60min热处理，获得气孔率高、成团性好的空气净化材料。
实施例2：
凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末40份，无水硫酸铜5份，活性炭15份，活性剂5份，粘合剂15份，胶合剂1份。
步骤1：按照重量份数称取凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末、无水硫酸铜、活性炭、活性剂、粘合剂和胶合剂。
将凹凸棒石粘土/纳米氧化钛混合粉末加入到质量比为1:8的水中采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1000转/分，进行搅拌3h，静止4h，选取中间悬浮层；
步骤2：在悬浮液中添加适量活性剂进行搅拌，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1000转/分，搅拌时间为30分钟，得到混合液；添加无水硫酸铜、活性炭进行搅拌，搅拌速度为1000转/分，搅拌时间为30分钟，得到凹土混合液；
步骤3：在混合液中添加适量粘合剂进行搅拌处理，搅拌速度为300转/分，搅拌时间为30分钟，制备成粘稠的凹土基泥团；
步骤4：将凹土基泥团进行挤压造粒成球，直径为2mm，将制成的球状颗粒置于恒温干燥箱中干燥，90℃干燥2h，使得球状颗粒具有一定的强度；
将干燥的球状颗粒在45度圆盘造粒机表面喷涂耐高温的胶合剂，在氧化铝桶装坩埚中进行中低温400℃，30min热处理，获得气孔率高、成团性好的空气净化材料。
实施例3:
凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末35份，无水硫酸铜4份，活性炭12份，活性剂4份，粘合剂12份，胶合剂0.7份。
步骤1：按照重量份数称取凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末、无水硫酸铜、活性炭、活性剂、粘合剂和胶合剂。
将凹凸棒石粘土/纳米氧化钛混合粉末加入到质量比为1:7的水中采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为800转/分，进行搅拌2h，静止5h，选取中间悬浮层；
步骤2：在悬浮液中添加适量活性剂进行搅拌，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为800转/分，搅拌时间为40分钟，得到混合液；添加无水硫酸铜、活性炭进行搅拌，搅拌速度为800转/分，搅拌时间为40分钟，得到凹土混合液；
步骤3：在混合液中添加适量粘合剂进行搅拌处理，搅拌速度为100转/分，搅拌时间为60分钟，制备成粘稠的凹土基泥团；
步骤4：将凹土基泥团进行挤压造粒成球，直径为2mm，将制成的球状颗粒置于恒温干燥箱中干燥，90℃干燥2h，使得球状颗粒具有一定的强度；
步骤5: 将干燥的球状颗粒在45度圆盘造粒机表面喷涂耐高温的胶合剂，在氧化铝桶装坩埚中进行中低温380℃，40min热处理，获得气孔率高、成团性好的空气净化材料。
本发明提供的一种空气净化材料的制备方法，制备过程简单，采用凹凸棒石粘土及纳米氧化钛、活性炭、无水硫酸铜的复合制备出净化剂，具有良好的净化空气效果，24小时后空气甲醛净化率达到95%以上，在空气环境中能够有效去除异味，无任何化工杀菌剂添加，降低污染，满足密闭空间等除臭除味需求，物理吸附去除臭味湿气，经过阳光照射还可再次使用，更加生态环保；
通过采用的醋酸酯淀粉粘合剂以及后期成型选用的SL8311耐高温胶水使得空气净化材料具有较好强度，可以达到3.5Mpa，结构稳定，能够适用于各种环境。
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)

1.一种空气净化材料，其特征在于，包括如下重量份数：
凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末30-40份，无水硫酸铜2-5份，活性炭10-15份，活性剂2-5份，粘合剂10-15份，胶合剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种空气净化材料，其特征在于，所述粘合剂包括醋酸酯淀粉，所述醋酸酯淀粉的制备方法如下：将醋酸酯淀粉与质量为10-20％醋酸酯淀粉的水搅拌均匀，再升温至70-120℃制得粘合剂。
3.根据权利要求1-2任一所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照上述重量份数称取凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末、无水硫酸铜、活性炭、活性剂、粘合剂和胶合剂；
将凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末加入到水中，搅拌后静止取悬浮液；
在悬浮液中搅拌并依次添加活性剂、活性炭和无水硫酸铜，再添加粘合剂搅拌，制得凹土基泥团；
将凹土基泥团进行挤压造粒成球，干燥，干燥后的球状凹土基泥团表面喷涂胶合剂，在氮气环境中加热，制得空气净化材料。
4.根据权利要求3所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉与水的质量比为1:5-8。
5.根据权利要求3所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述静止时间为4-6h。
6.根据权利要求3所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌采用十字搅刀搅拌器进行搅拌，搅拌速度为500-1000转/分或100-300转/分。
7.根据权利要求3所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒石粘土及纳米氧化钛混合粉末的制备方法如下：
凹土粉末的改性处理：称量凹凸棒粘土放入蒸馏水中搅拌2-4小时，加入混合酸处理液，在80-100℃中搅拌得到悬浮液；向悬浮液加入环氧基聚硅氧烷和六偏磷酸钠，再加入碱性溶液调整悬浮液的pH值至6-8，搅拌2-4小时，至少静止10h后，分离出凹凸棒石粘土悬浮液；
纳米氧化钛溶胶制备：将钛酸丁酯滴加到无水乙醇，并加入抑制剂乙酰丙酮，搅拌得到溶液A；取无水乙醇，加入硝酸及去离子水，滴入盐酸调节pH范围为3-4，室温搅拌得到溶液B；将A溶液放在70-80°恒温水浴箱中，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌得到纳米氧化钛溶胶；
凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末制备：将纳米氧化钛溶胶倒入凹凸棒石粘土悬浮液中，搅拌后离心过滤回收固体物，再经高温煅烧，得到凹凸棒粘土及纳米氧化钛混合粉末。
8.根据权利要求7所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，凹土粉末的改性处理中，相对于100-150g凹凸棒粘土，蒸馏水的用量为800-1000ml，混合酸处理液的用量为15-20ml，环氧基聚硅氧烷的用量为5-8g，六偏磷酸钠的用量为8-10g。
9.根据权利要求7所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，纳米氧化钛溶胶制备中，相对于钛酸丁酯10-15ml，抑制剂乙酰丙酮的用量为4-6ml，无水乙醇的用量为50-70ml，硝酸的用量为5-8ml，去离子水的用量为20-25ml。
10.根据权利要求7所述一种空气净化材料的制备方法，其特征在于，所述混合酸处理液包括草酸和硫酸，所述草酸和硫酸的质量比为1:1。
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