CN108786442B - 一种喷涂式环保甲醛净化剂及其制备方法 - Google Patents

一种喷涂式环保甲醛净化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：10~15份β‑环糊精包覆光触媒微球、2~5份表面活性剂、8~10份茶多酚、4~7份薄荷油、1~3份山梨酸钾和60~75份水。所述β‑环糊精包覆光触媒微球的制备方法为：将β‑环糊精加入水中，加热至50~60℃糊化20~40分钟后，一边搅拌一边加入光触媒，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得β‑环糊精包覆光触媒微球。本发明所提供的喷涂式环保甲醛净化剂，能直接喷涂于家具及布料表面，通过光触媒的催化作用将家具及布料表面的甲醛分解，且通过茶多酚提高光触媒的催化效率，提高除醛效果及效率，从源头上治理室内环境污染。

Description

一种喷涂式环保甲醛净化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于环境治理、环保技术领域，具体涉及一种甲醛净化剂，尤其涉及一种喷涂式环保甲醛净化剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的高速发展，工农业现代化水平的不断提高，人们生活水平也得到了很大程度的改善，特别是在居住条件方面，人均居住面积大幅度增加，室内装潢也越来越讲究。但久居室内的人却出现了头痛、咳嗽、疲倦等多种不适症状，严重者甚至产生了多种疾病，研究发现这与室内空气污染有相当大的关系。许多地方室内空气中的污染物浓度要高出室外2~5倍，而城市人群每天大约有90％的时间是在室内度过的。因此，重视室内空气质量、防范室内空气污染、检测治理室内空气污染成为大众关注的焦点。
甲醛是室内主要污染物之一，甲醛主要来源于涂料溶剂，胶合板的胶黏剂和一些织物表面。目前对室内装修污染的主要治理方法为炭吸附法，该法是目前最广泛使用的有机气体回收法，它对低浓度的挥发性有机气体、CO2和SO2等的回收较为有效简单易行，而且其费用低廉。商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种。原理是活性炭具有微孔结构，比表面积较大，吸附性较强。与粒状或粉状活性炭相比，活性炭纤维具有更大的比表面积与孔容积。但由于该吸附属于物理吸附，易发生吸附饱和，必须定期进行脱附。
光触媒除甲醛是利用一些纳米材料在紫外光的照射下，价带电子被激发到导带，形成了电子和空穴，与吸附于其表面的O2和H2O作用，生成超氧化物阴离子自由基，O2-和羟基自由基-OH。这些自由基具有很强的氧化分解能力，能破坏有机物中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键，分解有机物为二氧化碳与水。但是光触媒除甲醛的催化率不高，导致除甲醛不彻底，大大限制了光触媒在室内污染治理方面的应用。此外活性炭及醛清除剂大部分为处理空气中的甲醛气体，而不能从胶合板、布料等源头上净化甲醛，使得室内空气治理的周期变长。为此，开发一种能直接治理胶合板或布料上的残留甲醛，避免其挥发到空中，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种喷涂式环保甲醛净化剂，能直接喷涂于家具及布料表面，通过光触媒的催化作用将家具及布料表面的甲醛分解，且通过茶多酚提高光触媒的催化效率，提高除醛效果及效率，从源头上治理室内环境污染。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：10~15份β-环糊精包覆光触媒微球、2~5份表面活性剂、8~10份茶多酚、4~7份薄荷油、1~3份山梨酸钾和60~75份水。
作为优选，所述β-环糊精包覆光触媒微球的制备方法为：将β-环糊精加入水中，加热至50~60℃糊化20~40分钟后，一边搅拌一边加入光触媒，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得β-环糊精包覆光触媒微球。
β-环糊精分子结构由6个以上葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成，具有疏水的空腔结构。当其加热糊化时，β-环糊精的分子链舒展开来，并在水中溶胀。此时，光触媒小分子进入空腔结构中，与β-环糊精的羟基形成氢键结构，当温度下降时，β-环糊精分子链再次收缩，从而将光触媒包覆其中，形成β-环糊精包覆光触媒微球，能在表面活性剂的作用下均匀分散于水中。同时具有长期缓释功效，避免光触媒在紫外光作用下短期失效，使得除醛效果更持久。
触媒催化分解甲醛的原理为纳米材料在紫外光的照射下，将吸附在其表面的氧气和水催化氧化成O2-和羟基自由基-OH，这些自由基将甲醛氧化降解成二氧化碳和水。由于空气中紫外线的强度有限，导致纳米材料催化氧化生成的自由基也有限，不能彻底催化降解甲醛，此时，甲醛净化剂中的茶多酚通过捕获空气中的氧气，将其转换成氧自由基，从而增加甲醛净化剂表面的自由基浓度，提高甲醛催化降解的效率，使得甲醛分解更彻底高效。
作为优选，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯。
作为优选，所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛。
作为优选，所述β-环糊精、水和光触媒的质量比为1：10~20：0.2~0.4。
本发明同时提供了一种喷涂式环保甲醛净化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将β-环糊精加入水中，加热至50~60℃糊化20~40分钟后，一边搅拌一边加入光触媒，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得β-环糊精包覆光触媒微球；
(2) 将茶多酚和山梨酸钾溶于水中，待用；
(3) 将β-环糊精包覆光触媒微球、表面活性剂和薄荷油依次加入步骤(2)所得溶液中，边加边搅拌，制得所述甲醛净化剂。
作为优选，步骤(1)中所述β-环糊精、水和光触媒的质量比为1：10~20：0.2~0.4。
作为优选，步骤(2)中所述茶多酚、山梨酸钾和水的质量比为8~10:1~3:60~75。
作为优选，步骤(3)中所述β-环糊精包覆光触媒微球、表面活性剂、薄荷油和步骤(2)所得溶液的质量比为10~15：2~5：4~7：69~87。
本发明的有益效果为：
1、本发明所提供的环保甲醛净化剂，能直接喷涂于家具及布料表面，通过光触媒的催化作用将家具及布料表面的甲醛分解，使用方便，能从源头上治理室内环境污染。
2、本发明通过制备β-环糊精包覆光触媒微球，使其在表面活性剂的作用下均匀分散于水中，且通过茶多酚的协同作用，提高甲醛催化降解的效率。同时利用β-环糊精包覆物的缓释功效，避免光触媒直接暴露空气中失效，提高除醛的持久性。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。
实施例1
一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：12份β-环糊精包覆光触媒微球、3份聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、10份茶多酚、7份薄荷油、2份山梨酸钾和70份水。制备方法如下：
(1) 将20gβ-环糊精加入300g水中加热至55℃糊化30分钟后，一边搅拌一边加入4g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得22g β-环糊精包覆光触媒微球；
(2) 将10g茶多酚和2g山梨酸钾溶于70g水中，待用；
(3) 将12gβ-环糊精包覆光触媒微球、3g聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和7g薄荷油依次加入82g步骤(2)所得溶液中，边加边搅拌，制得所述甲醛净化剂。
实施例2
一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：10份β-环糊精包覆光触媒微球、2份失水山梨糖醇脂肪酸酯、8份茶多酚、5份薄荷油、1份山梨酸钾和60份水。制备方法如下：
(1) 将20gβ-环糊精加入200g水中加热至60℃糊化20分钟后，一边搅拌一边加入8g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得26.7g β-环糊精包覆光触媒微球；
(2) 将8g茶多酚和1g山梨酸钾溶于60g水中，待用；
(3) 将10gβ-环糊精包覆光触媒微球、2g失水山梨糖醇脂肪酸酯和5g薄荷油依次加入69g步骤(2)所得溶液中，边加边搅拌，制得所述甲醛净化剂。
实施例3
一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：15份β-环糊精包覆光触媒微球、5份聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、9份茶多酚、4份薄荷油、3份山梨酸钾和75份水。制备方法如下：
(1) 将20gβ-环糊精加入400g水中加热至50℃糊化40分钟后，一边搅拌一边加入6g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得25.2g β-环糊精包覆光触媒微球；
(2) 将9g茶多酚和3g山梨酸钾溶于75g水中，待用；
(3) 将15gβ-环糊精包覆光触媒微球、5g聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和4g薄荷油依次加入87g步骤(2)所得溶液中，边加边搅拌，制得所述甲醛净化剂。
比较例1
一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：12份光触媒、3份聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、10份茶多酚、7份薄荷油、2份山梨酸钾和70份水。制备方法如下：
将上述组分按比例混合均匀。
比较例2
一种喷涂式环保甲醛净化剂，包括如下组分：12份β-环糊精包覆光触媒微球、3份聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、7份薄荷油、2份山梨酸钾和70份水。制备方法如下：
(1) 将20gβ-环糊精加入300g水中加热至55℃糊化30分钟后，一边搅拌一边加入4g载铂纳米锐钛矿型二氧化钛，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得22g β-环糊精包覆光触媒微球；
(2) 将2g山梨酸钾溶于70g水中，待用；
(3) 将12gβ-环糊精包覆光触媒微球、3g聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和7g薄荷油依次加入82g步骤(2)所得溶液中，边加边搅拌，制得所述甲醛净化剂。
以上实施例1~3和比较例1~2中，所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛。
测试实验：
分别取实施例1~3和比较例1~2所制甲醛净化剂涂覆于边长为4cm的兔宝宝胶合板上，涂覆量为5g/m2，然后将胶合板置于40w紫外灯下照射除醛6小时、12小时和24小时后取出。将胶合板置于密封容器中，并将该容器置于50℃下加热24小时后，分别测试密封容器中的甲醛浓度，测试结果如下：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
通过表1的测试结果可以看出，本发明所制备的甲醛净化剂净化效果最佳，甲醛降解率最高。比较例1直接将光触媒加入水中，无法均匀分散，导致部分光触媒在涂覆时累积在胶合板的个别区域，不能全面除醛，因此除醛效果不佳。比较例2所制甲醛净化剂中未添加茶多酚，光触媒催化降解甲醛的效率不高，导致甲醛净化效果不好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种喷涂式环保甲醛净化剂，其特征在于，所述甲醛净化剂包括如下组分：10~15份β-环糊精包覆光触媒微球、2~5份表面活性剂、8~10份茶多酚、4~7份薄荷油、1~3份山梨酸钾和60~75份水；
所述β-环糊精包覆光触媒微球的制备方法为：将β-环糊精加入水中，加热至50~60℃糊化20~40分钟后，一边搅拌一边加入光触媒，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得β-环糊精包覆光触媒微球；
所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯或失水山梨糖醇脂肪酸酯；
所述光触媒为载铂纳米锐钛矿型二氧化钛；
所述β-环糊精、水和光触媒的质量比为1：10~20：0.2~0.4。
2.一种制备权利要求1所述的喷涂式环保甲醛净化剂的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1) 将β-环糊精加入水中，加热至50~60℃糊化20~40分钟后，一边搅拌一边加入光触媒，继续搅拌30分钟后，降温至室温，过滤，真空干燥，经研磨过200目筛得β-环糊精包覆光触媒微球；
(2) 将茶多酚和山梨酸钾溶于水中，待用；
(3) 将β-环糊精包覆光触媒微球、表面活性剂和薄荷油依次加入步骤(2)所得溶液中，边加边搅拌，制得所述甲醛净化剂。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述β-环糊精、水和光触媒的质量比为1：10~20：0.2~0.4。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述茶多酚、山梨酸钾和水的质量比为8~10:1~3:60~75。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述β-环糊精包覆光触媒微球、表面活性剂、薄荷油和步骤(2)所得溶液的质量比为10~15:2~5:4~7：69~87。
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