CN1478755A

CN1478755A - 负离子空气净化材料及其制备方法

Info

Publication number: CN1478755A
Application number: CNA031377513A
Authority: CN
Inventors: 陈荣坤
Original assignee: Beijing Tianzhiyan Health Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Tianzhiyan Health Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2004-03-03

Abstract

本发明提供了一种用于空气净化的负离子发生材料及其特殊的加工制备工艺。该材料是以高品质的电气石为主原料，同时添加多种功能材料如纳米二氧化钛、纳米组装无机抗菌剂和纳米除味剂、氧化铝、钛白粉、特种粘土等多种无机材料等，以上组份经改性、复合混配，多级干湿法超细加工和烘干成型工艺生产而成的多功能的健康环保新材料。它具有很高的负离子(H₃O₂ ^－)发射能力、很高的2－18μm的远红外线辐射率、很强的抗菌抑菌效果、消臭除味等功能。它以多种形式的物质为载体对室内各种装饰装修材料、家具等释放的甲醛、氨、苯类等有毒、有害气体具有明显的祛除作用，对室内的人类活动形成的生物型污染如各类细菌具有显著的杀灭作用，同时对人体的体质有明显的增强作用。

Description

负离子空气净化材料及其制备方法

离子是指带电的原子或原子团，带负电的离子叫负离子。负离子对人的健康、长寿及生态的重大影响，已为国内外医学界专家通过临床实践所验证。

在森林、海滨、瀑布、郊外等污染少的地方，空气中含有大量的负离子，其浓度为污染严重都市的几百倍，在这里人们会感到空气清新、呼吸舒畅、轻松愉快、心旷神怡，这就是众多负离子空气产生的作用。因此负离子空气被人们称之为“长寿素”或“空气维生素”。它对人体健康有众多益处：(1)使细胞活化，通过对细胞膜发生作用；(2)净化血液，促进新陈代谢；(3)恢复疲劳；(4)稳定植物神经系统；(5)增强抗病能力；(6)抑制肿瘤细胞生长；(7)吸收并屏蔽电磁波辐射；(8)改善过敏体质。

负离子的种类较多，其中碱性羟基负离子(H₃O₂ ^-或H₂O.OH^-)对人体的健康作用更为有效和明显，因为它在空气中存活的周期长，运移距离远，所以影响和分布的空间大。同时它还通过物理吸附、化学分解、电性中和等综合方式起到净化室内空气的作用。

因此目前市场上开发了多种通过释放负离子来净化空气的材料和产品。比如通过电晕作用产生负离子的空气净化机，通过通电和紫外灯照射的负氧离子空调机，通过光催化作用的光触媒材料，以及采用电气石简单加工生产的材料等，但是它们在安全性、空气净化效率、生产成本、使用周期、产品的广普等方面存在缺陷和不足。

安全性方面表现为有的空气净化机、负离子空气发生机在产生负离子的同时会产生臭氧和氮氧化物等一些对人体有害的气体，安全性难以保证。

高效方面表现为有些产品的负离子的释放量很小，其浓度不足以来净化空气而且对人体起到健康作用。此外它们释放的是负氧离子，由于负氧离子在空气中生命周期短，搬运距离短，而且是以牺牲空气中的氧为前提的，所以净化空间小，功效低，效果不明显。

生产成本方面表现为有的产品价格很高，其市场推广受到限制。如纳米光催化材料成本高，价格昂贵，市场难以接受。

使用周期方面表现为有的光催化的负离子发生器和空调机，使用中由于受紫外线光源的限制，有的采用紫外光灯或其它替代能源照射，由于光源(如卤钨灯、汞灯、紫外灯等)的寿命经常很短，所以产品使用时间较短。有的经常需更换光源，所以使用也不便捷。

产品的广普方面表现为类似产品只对空气中某一种气体起作用，而事实上空气中污染源种类多，特别常见有甲醛、氨、苯类等，本发明的材料却可上述几种气体同时起到净化作用。

在此特别需要强调的是现在市场上也有采用电气石来开发类似材料的，由于对材料的很多性能尚未研究清楚，特别在提高负离子的发射率上未有很好的工艺和方法。存在加工方法简单，颗粒粒度粗，配方不合理，因此导致负离子的释放量小，抗菌抑菌效果不明显，同时有的还影响载体的性能。

本发明的目的就是采用一种特殊的天生带电的无机非金属材料—电气石，通过提纯、混配、特殊超细加工、分级、打散等特殊工艺和方法，使其在自然状态下能高效释放羟基负离子，从而达到净化室内空气、保持人体健康的目的。这一发明克服了目前市场上相关产品的不足和缺陷，通过在不同原材料的配方、加工工艺等方面有独到的创新和新颖之处。

电气石是一种特殊的非金属矿资源，在矿床中多以副矿物或指相标志矿物的形式被专家所理解，但由于近年来随着人们研究的深入，它在环境领域中的功能日益显现，这种被称为“改善环境素材”的材料是一种硼硅酸盐矿物，硬度为7.0-7.5，相对密度为3.03-3.25。由于其晶体结构的不对称性，导致晶体微粒的一端为电荷正极，另一端为电荷负极，电子永不停息地从负极流向正极，从而形成了电流和静电场。当水分子(H₂O)一旦接触到该材料后，由于它的静电场作用会使周围的水分子立即发生电解作用，水分子(H₂O)就会分解成带有正电的氢离子(H⁺)和带有负电的羟基，即氢氧基(OH^-)。氢氧基(OH^-)与周围的水分子结合成为羟基离子(H₃O₂ ^-或H₂O.OH^-)，即为带负电荷的碱性羟基负离子。其化学公式如下：

当空气中含有大量的相对稳定而且最接近大自然状态的羟基负离子时，它便可以与空气中有害气体进行物理吸附作用、电性中和作用和化学反应作用等综合过程来达到祛除如甲醛、氨、苯等有害气体，净化空气的目的。

尽管羟基负离子可以净化室内空气，但必须达到一定的浓度其效果才会明显，即材料必须有较高的负离子发射能力，可纯粹的电气石其负离子的发射率是有限的。

本发明中有两个方面具有创新，一方面是通过特殊的设备和特殊超细加工工艺来提高材料的粒度，从而增强负离子的发射率。

由于电气石具有永久性电极的这一非常独特的性质，所以无论是粗矿石还是超细成微米级、亚微米级、甚至纳米级，每个结晶体小颗粒都有正负电极，即就像一个个独立的小电池一样，因此结晶体越小，其静电压越高，其负离子的发射能力越强，整体效果也越强。因此对它的超细加工显得特别的重要。

但是由于电气石的莫氏硬度较大，达到7.2-7.5，要加工到细于0.3um的细度并非易事。同时它又是一种极性分子材料，加工到一定细度后会产生一种自聚现象，会牢牢地粘附在磨球上，很难再将此自聚的团状粉末打开，所以必须有针对性地选用特殊的超细加工设备和工艺。因此特制的超细碾磨机和超细分级机的使用才能解决这一问题。

另一方面通过同时添加其它种类的多种辅助材料，从而达到强化电气石的功能和作用，提高产品的杀菌率也是本发明的又一特色。

添加的辅助材料有起隔离作用的氧化铝、特殊高岭土，起抗菌作用的纳米组装无机抗菌剂，起增强负离子激活作用的有纳米二氧化钛，提高吸附作用的有纳米除味剂，起增加白度作用的钛白粉等。

正因为本材料在配方和加工工艺采用了特殊的方法，所以它克服了目前市场上相关和类似产品比如产品的净化效率低、产品的安全性能差、产品的性价比不合理、净化气体种类单一等缺陷和不足，使本材料在负离子的释放量和抗菌抑菌率等方面有其它产品难以比拟的优势。经检测材料负离子发生能力达到2000个/cm³以上，远红外线的发射强度为0.90；对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC，W/V)为0.001％，最小杀菌浓度(MBC，W/V)为0.01-0.05％；对甲醛、氨、苯的祛除效率高达90％以上。

该负离子发生材料可以多种形式如水性内墙涂料、壁纸、壁布、各类室内用地板、各种空调机出风口的过滤网等为载体，广泛应用于家庭、宾馆、饭店、医院、实验室、会议室、娱乐场所等各类民用建筑工程和公共实施和场所等，以达到净化室内空气的目的。

下面给出本发明的实施例。

实施例一

负离子空气净化材料(200公斤)的组分配比(重量百分比)为：电气石70％(140公斤)、纳米二氧化钛5％(10公斤)、纳米组装的无机抗菌剂5％(10公斤)、氧化铝20％(40公斤)。其制备步骤依次为：电气石球磨至325目(24小时—多种原料称量)—多种原料混配—特种超细碾磨机超细(24小时)—特种超细分级机分级(D₅₀≤0.5μm，D₉₅≤2μm)—浆体。经检测其负离子的发射率为2000个/cm²。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC，W/V)为0.001％，最小杀菌浓度(MBC，W/V)为0.02％。将其按内墙涂料重量的1％添加，在面对国家标准10倍浓度的情况下经检测120小时对甲醛、氨、苯的祛除效率达90％以上。

实施例二

负离子空气净化材料(200公斤)的组分配比(重量百分比)为：电气石40％(80公斤)、纳米除味剂10％(20公斤)、纳米组装的无机抗菌剂15％(30公斤)、氧化铝40％(80公斤)。其制备步骤依次为：电气石球磨至325目(24小时)—多种原料称量—多种原料混配—特种超细碾磨机超细(16小时)—特种超细分级机分级(D₅₀≤1μm，D₉₅≤4μm)—浆体—烘干—打散(粉体)。经检测其负离子的发射率为1400个/cm²。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC，W/V)为0.001％，最小杀菌浓度(MBC，W/V)为0.01％。将其与粘结剂按比例(95∶5)配制成粘稠状浆体，涂刷在家用空调机进风口的过滤网中，在面对国家标准10倍浓度的情况下在开机8天的情况下对甲醛、氨的祛除效率达90％以上。

实施例三

负离子空气净化材料(200公斤)的组分配比(重量百分比)为：电气石90％(180公斤)、纳米组装的无机抗菌剂5％(10公斤)、氧化铝5％(10公斤)。其制备步骤依次为：电气石球磨至325目(24小时)—多种原料称量—多种原料混配—特种超细碾磨机超细(36小时)—特种超细分级机分级(D₅₀≤0.3μm，D₉₅≤1μm)—浆体—烘干—打散(粉体)。经检测其负离子的发射率为1800个/cm²。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC，W/V)为0.001％，最小杀菌浓度(MBC，W/V)为0.02％。将其与粘结剂按比例(90∶10)配制成粘稠状浆体，涂刷在室内装饰的一种壁布中，在面对国家标准10倍浓度的情况下将其贴放在室内墙壁上，12-15天后的对甲醛、氨的祛除效率达90％以上。

Claims

1、一种用于空气净化的负离子发生材料，其特征在于：该材料的核心原料为天然的高品位的铁电气石。电气石的品位在96％以上。

2、据权利要求1所述的空气净化的负离子发生材料，其特征在于：材料配方中的电气石添加比例在40-90％，其余10-60％为纳米二氧化钛、纳米组装无机抗菌剂和纳米除味剂、氧化铝、钛白粉、特种高岭土等多种无机材料。材料为粒度细于2μm的灰色粉体或浆体。

3、据权利要求2所述的空气净化的负离子发生材料，其特征在于：其组分配比(重量百分比)为：电气石60-80％、纳米二氧化钛2-10％、纳米组装无机抗菌剂1-5％、氧化铝10-30％。

4、据权利要求2所述的空气净化的负离子发生材料，其特征在于：其组分配比(重量百分比)为：电气石50-80％，纳米二氧化钛5-10％、纳米除味剂1-5％、、钛白粉10-40％。

5、据权利要求2所述的空气净化的负离子发生材料，其特征在于：其组分配比(重量百分比)为：电气石40-60％，纳米二氧化钛2-10％、纳米组装无机抗菌剂1-5％、氧化铝10-20％、特种高岭土5-10％、钛白粉10-40％。

6、据权利要求2所述的净化空气的负离子发生材料的制备方法，其特征在于：工艺过程为：母体材料电气石的颚式破碎(≤2毫米)—电气石的干法球磨粉碎(24小时，≤325目)—不同物料的按比例称量—不同物料的混料机充分混配—特制精细碾磨机的超细粉碎(16-36小时)—特制超细分级机分级(浆体，D₅₀≤0.3-0.5μm，D₉₅≤1-2μm)—二次混配(浆体)—喷雾干燥机的烘干—特制快速打散机打散—称量—包装等。