CN114797379B - 一种含离子液体的空气净化液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用。通过多种离子液体、多种高分子聚合物、氧化剂、表面活性剂等的相互作用，使得制备得到的空气净化液具有优异的吸收、清除甲醛、TVOC、氨效果，还使得空气净化液具有良好的稳定性。

Description

一种含离子液体的空气净化液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及空气净化液领域，具体涉及一种含离子液体的空气净化液及其制备方法和应用。
背景技术
室内空气的质量影响着人们的工作和生活，随着人们对健康的愈来愈重视，空气净化产品的需要越来越大。影响室内空气质量的主要环境污染物包括甲醛、挥发性有机物、苯系物、氨等，这类环境污染物的存在会对皮肤黏膜、中枢神经系统、呼吸道等造成刺激和损害。
离子液体是一类由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的，在常温下呈液态的物质，并且离子液体凭借着其自身的特点，已经开始在空气污染治理中被应用。然而离子液体的种类繁多，不同类型的阴、阳离子的结合、或者是在结构中引入不同的官能团，都会对离子液体的作用领域、功能效果有直接的影响。
近几年来，离子液体的研究得到了快速的发展，离子液体液已经从常见的催化剂、有机合成、电化学、材料等领域衍生至空气污染治理相关领域内，但是由于离子液体的组成多样，导致了不同种类的离子液体在吸附空气中有害有毒物质的过程中表现出不同的性质，使得空气中多种有毒有害物质无法共同去除，这也限制了离子液体在空气污染治理和净化领域的应用。
中国专利CN109745833A，公开了一种高效分离回收氨气的羟基质子型离子液体吸收剂，用来吸收氨气，但是该专利制备得到的离子液体虽然对于氨气有高效的吸收作用，但是也仅仅是可以用于吸收氨气，无法满足于吸收氨气的同时吸收空气中其他有毒有害物质。中国专利CN202010122142.0，公开了一种用于室内环境污染清除组合物，主要成分为离子液体，但是该专利制备得到的组合物对TVOC、氨的清除效果不是很理想，并且制备得到的离子液体稳定性较差等。基于此，本专利提出了一种含离子液体的空气净化液，可以同时吸收空气中多种有毒有害物质。
发明内容
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，原料包括：离子液体、高分子聚合物、氧化剂、表面活性剂、溶剂。
优选的，所述离子液体选自咪唑类离子液体、腈基功能化离子液体、季铵类离子液体中的至少一种。
优选的，所述离子液体的阴离子选自HSO4 -、BF4 -、CH3COOH-、CF3SO3 -、CH3SO3 -、N(CF3SO2)2 -中的至少一种。
优选的，所述高分子聚合物选自壳聚糖、壳聚糖衍生物中的至少一种。
优选的，所述氧化剂为硝酸金属盐类氧化剂。
优选的，所述表面活性剂选自两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种。
优选的，所述阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐中的至少一种。
优选的，所述离子液体的制备包括以下步骤：
(1)取含有咪唑环的物质、卤代碳氢化合物，加入反应器中，加热，制备得到含有卤元素的甲基咪唑类物质；
(2)将步骤(1)制备得到的含有卤元素的甲基咪唑类物质与含有目标阴离子的物质加入反应容器中，搅拌反应，制备离子液体。
本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将离子液体和高分子聚合物混合在45-60℃下搅拌均匀；
(2)依次加入氧化剂、表面活性剂、溶剂，充分搅拌，得到所述空气净化液。
本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，所述空气净化液通过涂布、喷洒、喷雾或喷涂于室内。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.在本体系中，通过特定的离子液体、特定氧化剂、特定高分子聚合物等的协同作用，制备得到的空气净化液具有优异的吸收、清除甲醛、TVOC、氨等有害物质的效果，并且保持了持久的甲醛、TVOC、氨等有害物质的吸收、清除效果。
2.在本体系中，通过特定高分子聚合物、特定表面活性剂的相互作用，提高了空气净化液的稳定性。
3.本发明制备得到的空气净化液制备工艺简单，制备得到的空气净化液绿色环保，适合用于净化室内空气。
具体实施方式
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，原料包括：离子液体、高分子聚合物、氧化剂、表面活性剂、溶剂。
优选的，所述离子液体选自咪唑类离子液体、腈基功能化离子液体、季铵类离子液体中的至少一种。
优选的，所述离子液体的阴离子选自HSO4 -、BF4 -、CH3COOH-、CF3SO3 -、CH3SO3 -、N(CF3SO2)2 -中的至少一种。
优选的，所述高分子聚合物选自壳聚糖、壳聚糖衍生物中的至少一种。
优选的，所述高分子聚合物选自羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、N-三甲基壳聚糖、N-马来酰化壳聚糖、N，O-羧甲基壳聚糖、β-环糊精接枝壳聚糖、壳聚糖季铵盐中的至少一种。
优选的，所述高分子聚合物为羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖。
优选的，所述羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖的质量比为1：(0.2-0.6)。
优选的，所述氧化剂为硝酸金属盐类氧化剂。
优选的，所述氧化剂为硝酸银。
优选的，所述表面活性剂选自两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种。
优选的，所述两性离子表面活性剂选自EDTA金属衍生物、氨基酸类表面活性剂、甜菜碱类表面活性剂中的至少一种。
优选的，所述EDTA金属衍生物为EDTA二钠。
优选的，所述阴离子表面活性剂选自烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐中的至少一种。
优选的，所述烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠。
优选的，所述溶剂为去离子水。
优选的，所述原料按质量百分数计，包括：10-25％离子液体、3-10％高分子聚合物、1-3％氧化剂、3-8％阴离子表面活性剂、去离子水补充余量。
优选的，所述离子液体的制备包括以下步骤：
(1)取含有咪唑环的物质、卤代碳氢化合物，加入反应器中，反应制备得到含有卤元素的甲基咪唑类物质；
(2)将步骤(1)制备得到的含有卤元素的甲基咪唑类物质与含有目标阴离子的物质加入反应容器中，搅拌反应，制备离子液体。
优选的，所述含有咪唑环的物质选自N-甲基咪唑、羟乙基咪唑中的至少一种。
优选的，所述卤代碳氢化合物选自卤代烷烃、卤代烯烃、卤代炔烃中的至少一种。
优选的，所述烷烃、烯烃中的碳原子数为2-8。
优选的，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐中的至少一种。
优选的，所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的质量比为(0.6-1)：1：(2-5)。
在本体系中，特定的离子液体之间的复配使用，提高了离子液体中阴离子和大分子阳离子于氨气分子间的分子间作用力，增强了甲醛的羰基化反应，还可以吸收TVOC，提高了甲醛、TVOC、氨的吸收、清除效果，再结合特定的氧化剂、特定高分子聚合物等的协同作用，可以很好的清除离子液体吸收后的室内空气中的残留氨等环境污染物，保持了持久的甲醛、TVOC、氨的吸收、清除效果。
本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将离子液体和高分子聚合物混合在45-60℃下搅拌均匀；
(2)依次加入氧化剂、表面活性剂、溶剂，充分搅拌，得到所述空气净化液。
本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，所述空气净化液通过涂布、喷洒、喷雾或喷涂于室内。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，原料按质量百分数计，包括：18％离子液体、8％高分子聚合物、3％硝酸银、2％十二烷基磺酸钠、去离子水补充余量。
其中，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的复配物质，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的质量比为0.6：1：3。
其中，高分子聚合物为羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖，羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖的质量比为1：0.5。
其中，所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备方法步骤如下：
(1)将1.5mol的N-甲基咪唑和1.0mol的溴代正丁烷加入反应器中，加热反应，得到溴化-1-丁基-3-甲基咪唑；
(2)将1.0mol的溴化-1-丁基-3-甲基咪唑和1.2mol的四氟硼酸钠加入反应器中，加入少量甲醇，室温下搅拌反应，制备得到1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
其中，1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐的制备方法步骤如下：
(1)将1.0mol的羟乙基咪唑和1.2mol的盐酸加入反应器中，加热反应，得到羟乙基咪唑氯盐；
(2)将0.8mol的羟乙基咪唑氯盐和0.9mol的双(三氟甲磺酰)亚胺锂加入反应器中，加入少量丙酮，室温下搅拌反应，制备得到1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐。
其中，1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的制备方法步骤如下：
(1)将1.0mol的N-甲基咪唑和1.1mol的溴乙烷加入反应器中，加热反应，得到溴代-1-乙基-3-甲基咪唑；
(2)将1.0mol的溴代-1-乙基-3-甲基咪唑和1.1mol的对甲基苯磺酸加入反应器中，加入少量甲醇，室温下搅拌反应，制备得到1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐。
本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将离子液体和高分子聚合物混合在50℃下搅拌均匀；
(2)依次加入硝酸银、十二烷基苯磺酸钠、去离子水，充分搅拌，得到所述空气净化液。
本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，所述空气净化液通过涂布、喷洒、喷雾或喷涂于室内。
其中，羧甲基壳聚糖，CAS号：83512-85-0。
羟丙基壳聚糖，CAS号：104673-29-2。
双(三氟甲磺酰)亚胺锂，CAS号：90076-65-6。
实施例2
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，原料按质量百分数计，包括：20％离子液体、5％高分子聚合物、5％硝酸银、3％十二烷基磺酸钠、去离子水补充余量。
其中，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的复配物质，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的质量比为0.8：1：4。
其中，高分子聚合物为羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖，羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖的质量比为1：0.3。
本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将离子液体和高分子聚合物混合在50℃下搅拌均匀；
(2)依次加入硝酸银、十二烷基苯磺酸钠、去离子水，充分搅拌，得到所述空气净化液。
本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，所述空气净化液通过涂布、喷洒、喷雾或喷涂于室内。
具体实施方式同实施例1。
实施例3
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，具体实施方式和原料的质量百分数同实施例1，不同之处在于，所述高分子聚合物为羧甲基壳聚糖。
实施例4
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，具体实施方式和原料的质量百分数同实施例1，不同之处在于，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的复配物质，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的质量比为3：1：0.1。
实施例5
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，具体实施方式和原料的质量百分数同实施例1，不同之处在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐。
实施例6
本发明第一个方面提出了一种含离子液体的空气净化液，本发明第二个方面提出了一种空气净化液的制备方法，本发明第三个方面提出了一种空气净化液的应用，具体实施方式和原料的质量百分数同实施例1，不同之处在于，不加入硝酸银。
性能测试
将实施例制备得到的空气净化液采用喷涂法喷涂到塑料板上，喷涂量为1ml/dm2，塑料板放入含有一定含量(C0)的含有甲醛、TVOC、氨气等的密闭容器中，监测甲醛、TVOC、氨气等的去除情况，每隔24h分别检测一次甲醛、TVOC、氨气等的剩余含量(C1)，计算醛、TVOC、氨气的去除率。数据记录在表1中。
去除率＝(C0-C1)/C0*100％。
表1
最后指出，前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (7)

1.一种含离子液体的空气净化液，其特征在于，所述空气净化液的原料包括：离子液体、高分子聚合物、氧化剂、表面活性剂、溶剂；
所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐；所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1－羟乙基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐的质量比为(0.6-1)：1：(2-5)；
所述高分子聚合物为羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖；所述羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖的质量比为1：(0.2-0.6)。
2.根据权利要求1所述的空气净化液，其特征在于，所述氧化剂为硝酸金属盐类氧化剂。
3.根据权利要求1所述的空气净化液，其特征在于，所述表面活性剂选自两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的空气净化液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的空气净化液，其特征在于，所述离子液体的制备包括以下步骤：
(1)取含有咪唑环的物质、卤代碳氢化合物，加入反应器中，加热，制备得到含有卤元素的甲基咪唑类物质；
(2)将步骤(1)制备得到的含有卤元素的甲基咪唑类物质与含有目标阴离子的物质加入反应容器中，搅拌反应，制备离子液体。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的空气净化液的制备方法，其特征在于，所述空气净化液的制备方法包括以下步骤：
(1)将离子液体和高分子聚合物混合在45-60℃下搅拌均匀；
(2)依次加入氧化剂、表面活性剂、溶剂，充分搅拌，得到所述空气净化液。
7.一种根据权利要求1所述的空气净化液的应用，其特征在于，所述空气净化液通过涂布、喷洒、喷雾或喷涂于室内。
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