CN103537255A - 一种具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷净化吸附材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷净化吸附材料。广泛用于空气净化，水质净化，利用分子之间范德华力和化学键力作用，借助于风机等辅助力作用，可吸附空气中的甲醛、苯系物、氨、TVOC、硫化物等有害气体，同时，释放负离子辅助净化空气，通过添加分解净化剂可在常温下分解空气中的有害气体变为二氧化碳和水蒸气，提高了材料使用寿命；添加非氧化杀菌剂可杀灭空气中的细菌、病毒，抑制细菌、病毒再生。具有成本低廉，净化效率高、灭菌效果好、使用寿命长的优点，克服了传统吸附材料单一吸附的弊端，碳类吸附材料亦饱和的缺点，以及高浓度臭氧对人体有害的净化缺陷。

Description

一种具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷净化吸附材料

技术领域

本发明涉及一种具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷净化吸附材料。广泛用于空气净化，水质净化，利用分子之间范德华力和化学键力作用，借助于风机等辅助力作用，可吸附空气中的甲醛、苯系物、氨、TVOC、硫化物等有害气体，同时，释放负离子辅助净化空气，通过添加分解净化剂可在常温下分解空气中的有害气体变为二氧化碳和水蒸气，提高吸附材料使用寿命；添加非氧化杀菌剂可杀灭空气中的细菌、病毒，抑制细菌、病毒再生。

背景技术

呼吸是人类最基本的生命活动，空气是人类生活一刻也不能缺少的基本物质，空气质量的好坏与人类的健康有着密切的关系，由于工业迅猛发展、环境日趋污染，空气中的有害气体、细菌、病毒含量的增加严重地威胁着人类的健康，同时，也增加了人体各种疾病的发病率。

甲醛是一种无色，有强烈刺激型气味的气体，常温下呈气态。在我国有毒化学品优先控制名单上，甲醛位居第二位，是一种毒性较高的物质，也是潜在的强致畸、致癌物质之一，在新装修的房子中一般甲醛都会超标，中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》明确规定：居室空气中甲醛的最高浓度为0.08mg/m³，而新装修的房屋室内空气中甲醛的浓度往往能达到1mg/m³，有的甚至达到5-8mg/m³。

随着人们生活水平不断提高，居室的装修越来越豪华，同时，在装修大量使用非环保的胶合板、人造板家具、脲醛树脂类胶粘剂、纺织类材料等，这些材料容易释放出甲醛等有害气体危害身体健康。尤其是在夏季，气温高，而夏天室内湿度又比较高，导致甲醛等有害气体释放量加剧，室内空气流通不好，聚集了大量甲醛等有害气体。胶合板甲醛分子呈网状分布，导致甲醛甲醛残留时间非常长，通常3至15年才能释放干净，因此，需要长期的甲醛治理。

目前，室内空气中甲醛的清除方法有多种，其中包括，一是物理吸附法，如竹炭、活性炭具有多孔结构、大的比表面积，将甲醛吸附在微孔内以达到去除甲醛，竹炭虽然价格低廉，却因质地舒软，在运输途中易发生微孔变形，而影响吸附效果；活性炭价位适中，却要经常更换新的。二是化学方法，如化学类空气治理净化产品，多为人工合成方式得到，其中很多是芳香族化合物。芳香族化合物几乎都含有已被证明或疑为致癌物质的苯环化合物。此外，很多化学产品有氧化性、腐蚀性，容易对器皿造成损害，也会对操作人员和居住人员造成伤害。封闭掩盖性产品当涂膜老化并出现天气炎热、潮湿等情况时，膜就容易出现破损，甲醛等有害物质又会释放出来，成为家庭里的“隐藏杀手”。三是采用光催化原理的产品，在吸附材料上涂上一些催化剂，利用阳光和空气中的氧气将甲醛氧化掉，市场上的光触媒就是此类产品，每平方米的治理费用约20元左右，价格相对比较昂贵。四是植物方法，很多植物都具有吸收甲醛等有害气体的作用，如吊兰、虎尾兰、常春藤、芦荟等，将甲醛转换为其他物质，但是这类植物方法需要数量太大并不稳定且处理起来相对较慢。五是电子发生器，如臭氧发生器，通过臭氧发生器产生高浓度臭氧，散发于空气中，达到氧化甲醛目的。此类方法因为产生大量高浓度臭氧，而高浓度臭氧对人体有害，所以只有人不在室内时才可以使用，造成了推广使用上的局限性。

上述材料和方法均对除去甲醛有一定效果，但也还存在容易吸收饱和、微孔易受外力挤压易变形、再生性差、使用成本高、使用数量大、浓度过高对人体有害等局限性。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题，而提供一种成本低廉的，可以吸附、分解甲醛、苯系物、氨、TVOC、硫化物等有毒有害气体且释放负离子辅助净化空气，并且具有杀菌性能的纳米氧化物陶瓷净化吸附材料。

为了解决上述技术问题，本发明可通过下述技术方案实现：无机物吸附材料50-95份，分解净化剂1-30份，非氧化杀菌剂0.1-30份，胶粘剂微量。

上述的无机物吸附材料采用为纳米硅藻土、麦饭石、凹凸棒土、海泡石、膨润土、沸石、火山岩、电气石的一种或多种。

上述的分解净化剂采用为冷触媒可以是固体粉末或胶体溶液。

上述的非氧化杀菌剂采用为十二烷基二甲基苄基氯化铵、新洁尔灭、聚六亚甲基胍、聚六亚甲基双胍、甲基异噻唑啉酮，可以是固体粉末或胶体溶液的一种或多种混合物。

上述的胶粘剂采用为糊精、瓦克胶的一种。

本发明采用净化方法如下：

纳米硅藻土：主要成分是硅酸质，表面有无数细孔，可吸附、分解空气中的异味，具有调湿、除臭功能、而且还能够净化空气；硅藻土优点，首先，可以自动调节室内湿度，具有超纤维、多孔质等特性，其超微细孔比木炭还要多出5000到6000倍；其次，硅藻土还具有消除异味的功能，保持室内清洁，能够长时间消除异味和吸收、分解有害化学物质；第三，研究报告认为，硅藻土装修材料还能够吸收和分解引起人过敏的物质，硅藻土对水分的吸收和释放能够产生瀑布效果，将水分子分解成正负离子。由于水分子被包裹，形成正负离子群，正负离子群中性能最活跃的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反应，最后将它们彻底分解成水分子等无害物。

麦饭石：具有双重的吸附性：一方面是因为它以硅酸盐为主，具有很好的吸附性；另一方面由于麦饭石是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，在水中对重金属离子和致害毒素有很强的吸附力，吸附率是同等表面积活性炭的20000倍。麦饭石用水浸泡后，可以容出钾、钠、钙、镁、硅、猛、钛、磷等人体所必需的近20种元素和矿物质，可增强肌体的免疫功能，提高身体抗感染能力。麦饭石对镉、铅等对人体有害的元素以及细菌团具有较强的吸附率，对大肠杆菌的吸附率在95％以上。还可以应用于蔬菜水果保鲜、动物养殖、植物栽培、冰箱除臭等。

凹凸棒土：凹凸棒土是较为理想的吸附剂，可取代活性炭。可作冰箱除臭剂、污水处理剂、家用***、油脂精炼脱色剂，效果极为明显。无论是在吸附过程中，还是在污水处理中，凹凸棒土都可以再生，它耗能少，对环境保护非常有利。在污水处理中的应用对保护生态环境、保证人类的健康，是非常必要的，且用量大范围广，符合社会发展人民生活水平提高的需要。

海泡石：纯天然、无毒、无味、无石棉、无放射性元素的一种水合镁硅酸盐粘土矿物，具有非金属矿物中最大的比表面积(最高可达900m²/g)和独特的内容孔道结构。经科学验证，海泡石具有非金属矿物中最大的比表面积和独特的内部孔道结构，是公认的吸附甲醛、苯等有害气体最强的粘土矿物。

膨润土：有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量。膨润土吸附可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。1)物理吸附，物理吸附是靠吸附剂与吸附质之间分子间引力产生的；2)化学吸附，化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的；3)离子交换吸附，膨润土矿物晶体一般带负电荷，因此在膨润土颗粒表面要吸附等当量的相反电荷的阳离子。

沸石：沸石内部有许多孔隙具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。大量试验已经证明，沸石能够缓解及预防一些化合物、重金属以及氨的毒害作用。沸石具有促进新陈代谢，促进生长，增强抗病力，提高成活率，调节动物的体液和渗透压，保持酸碱平衡，净化水质的功效，还有一定的防霉作用。沸石由于内部有很多孔径、均匀的管状孔道和内表面积很大的孔穴，因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能。它能吸收水中氨态氮、有机物和重金属离子，能有效地降低池底硫化氢毒性，调节pH值，增加水中溶解氧，为浮游植物生长提供充足碳素。

火山岩：火山岩是火山爆发后由形成的多孔形石材，独特的″呼吸″功能能够调节空气湿度，改善生态环境。物理性质1、外观形状：无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；表面粗糙，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落。2、多孔性：火山岩是天然蜂窝多孔，是菌胶团最佳的生长环境。3、机械强度：经国家质检部门为5.08Mpa，实践证明可以耐得住不同强度的水力剪切作用，使用寿命远远长了其它滤料。4、密度：密度适中，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降耗。

电气石：电气石又名碧玺，具有生物电作用，表面流动着微电流，可以调节和补充人体的生物电从而达到抗辐射的作用；具有释放负离子的作用，而负离子具有杀灭病菌及净化空气的作用；具有远红外线功能，远红外线可以改善人体的血液循环，有利于促进人体的新陈代谢，保持机体的正常能量活动，能够提高机体的免疫力，增强组织的再生能力。

冷触媒：冷触媒是继光触媒除臭空气净化材料之后的又一种新型空气净化材料，能在常温条件下起催化反应，在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质，由单纯的物理吸附转变为化学吸附，在催化反应过程中，冷触媒本身并不直接参与反应，反应后冷触媒不变化不丢失，长期发挥作用。冷触媒本身无毒、无腐蚀性、不燃烧，反应生成物为水和二氧化碳，不产生二次污染，大大延长了吸附材料的使用寿命。能催化甲醛与空气中的氧气发生反应，还能催化氨气、甲苯、二甲苯、硫化氢以及TVOC中多种有害气体等与氧气产生反应，生成水和二氧化碳。使用后在无外力破坏的情况下，有效期长达八年以上。

十二烷基二甲基苄基氯化铵：十二烷基二甲基苄基氯化铵是一种阳离子表面活性剂，属非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生长，并具有良好的粘泥剥离作用和一定的分散、渗透作用，同时具有一定的去油、除臭能力和缓蚀作用。

新洁尔灭：新洁尔灭兼有杀菌和去垢效力，作用强而快，表面活性广谱杀菌剂，杀菌力强，对皮肤和组织无刺激性，对金属、橡胶制品无腐蚀作用。

聚六亚甲基胍：聚六亚甲基胍，具有杀菌广谱；有效浓度低；作用速度快；性质稳定；易溶于水的优良性能；可在常温下使用；长期抑菌、无副作用；无腐蚀性；无色、无嗅；无毒；不燃、不爆、使用安全；价格适中；运输方便，可以说是最佳的杀菌剂。吸附通常呈负电性的各类细菌、病毒，进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到最佳的杀菌效果。

甲基异噻唑啉酮：甲基异噻唑啉酮是一种高效杀菌剂，耐热之水性防腐剂，对于抑制微生物的生长有很好的作用，可以抑制细菌、真菌、霉菌及霉菌的生长，甲基异噻唑啉酮反应机理是它与微生物细胞内的蛋白质反应，使细胞呼吸停顿，迅速抑制微生物的生长和生物高分子的合成。

糊精：糊精(也称为麦特灵)是由淀粉经低度水解、净化、喷雾干燥制成，不含游离淀粉的淀粉衍生物。英文简称为MD.具有粘性大、增稠性强、溶解性好、速溶性佳、载体性好、发酵小、吸潮性低、无异味、甜度低，人体易于消化吸收、低热、低脂肪等特点，是食品工业中最理想的基础原料之一，并在造纸工业、日用化工、精细化工、医药工业中得到越来越广泛的应用。

瓦克胶：是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。

由于采用上述技术方案，使得本发明具有以下优点和结果：

本发明首次将冷触媒与非氧化杀菌剂相结合并添加于无机物材料内，配制成吸附材料，该产品无毒无二次污染，因添加冷触媒，常温下即可可分解有害气体为二氧化碳和水蒸气，提高了材料使用寿命，且具有成本低廉，净化效率高、灭菌效果好的优点；添加非氧化杀菌剂，可杀灭细菌、病毒，抑制病菌体的传播；克服了传统吸附材料单一吸附的弊端，以及碳类吸附材料亦饱和的缺点。本发明材料亦可用于生活、工业污水处理，可吸附水中各类重金属离子、余氯和致害毒素、以及农药残留，杀灭水中滋生藻类、细菌，净化后污水排放达到国家标准。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明进行进一步说明。以下实例仅为本发明的几个具体实施案例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

实施案例一：

具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷空气净化吸附材料。按份量称取材料，硅藻土80份，麦饭石2份，凹凸棒土3份，海泡石3份，膨润土3份，沸石5份，火山岩1份，电气石3份，冷触媒胶体溶液10份，非氧化杀菌剂3份，糊精微量。

可高效吸附空气中的游离甲醛、苯系物、TVOC有害气体，也可将颗粒填于蜂窝滤网内放于空气净化器、中央空调等通风设备内，用于对各类装修有害气体净化，厂房废弃净化。

实施案例二：

具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷空气净化吸附材料。按份量称取材料，硅藻土65份，麦饭石2份，凹凸棒土5份，海泡石7份，膨润土4份，沸石5份，火山岩3份，电气石9份，冷触媒胶体溶液15份，非氧化杀菌剂3份，糊精微量。

可高效吸附空气中的游离甲醛、苯系物、TVOC有害气体，可将本产品放于车内、厨房、卧室、客厅、卫生间等各类场所。采用天然无机物吸附材料为吸附剂，添加冷触媒分解净化剂和非氧化杀菌剂，达到分解、杀菌、净化三效合一，同时，释放负离子辅助净化空气，提高了材料的使用寿命。

实施案例三：

具有分解、杀菌性能的纳米氧化物陶瓷水净化吸附材料。按份量称取材料，硅藻土30份，麦饭石40份，凹凸棒土15份，海泡石7份，膨润土5份，沸石25份，火山岩3份，电气石9份，冷触媒胶体溶液2份，非氧化杀菌剂8份，糊精微量。

可用于生活、工业污水处理，可吸附水中各类重金属离子、余氯和致害毒素、以及农药残留，杀灭水中滋生藻类、细菌，净化后污水排放达到国家标准。

本发明的制造方法可通过以下两个方法获得：

将无机物吸附材料研磨至100至500纳米级粉末，混合搅拌均匀，依次添加非氧化物杀菌剂，冷触媒胶体溶液，粘结剂，并搅拌均匀，静置10分钟；将搅拌均匀的粉末送入颗粒成型冲压模具内，靠外力铸压成球；送至1000℃至1200℃的高温烧炉内煅烧8至12小时，既得。

将无机物吸附材料研磨至100至500纳米级粉末，混合搅拌均匀，依次添加非氧化物杀菌剂，冷触媒胶体溶液，粘结剂，并搅拌均匀，静置10分钟；用手捏粉末呈块状但又不碎的时候，放入颗粒挤压设备内，可挤出柱状净化材料，既得。

Claims (5)

1.本发明可通过下述技术方案实现：无机物吸附材料50-95份，分解净化剂1-30份，非氧化杀菌剂0.1-30份，胶粘剂微量。

2.如权利要求1所述的无机物吸附材料采用为纳米硅藻土、麦饭石、凹凸棒土、海泡石、膨润土、沸石、火山岩、电气石的一种或多种。

3.如权利要求1所述的分解净化剂采用为冷触媒可以是固体粉末或胶体溶液。

4.如权利要求1所述的非氧化杀菌剂采用为十二烷基二甲基苄基氯化铵、新洁尔灭、聚六亚甲基胍、聚六亚甲基双胍、甲基异噻唑啉酮，可以是固体粉末或胶体溶液的一种或多种混合物。

5.如权利要求1所述的上述的胶粘剂采用为糊精、瓦克胶的一种。