CN109078477A - 一种羟基氨基酸除甲醛净化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种羟基氨基酸除甲醛净化材料及其制备方法，选用多孔吸附材料作为载体，按羟基氨基酸与水的重量比为0.03:1～0.3:1称取羟基氨基酸溶于水搅拌后即得羟基氨基酸水溶液；将所述多孔载体置于真空浸渍罐中，密封真空浸渍罐后抽真空，利用真空吸入所述羟基氨基酸水溶液，真空浸渍后干燥制成。通过将含羟基氨基酸组分接枝到多孔吸附材料内部，羟基和氨基都可以和甲醛发生加成反应，单位重量材料可以净化更多的甲醛量，因此材料具有较长的使用寿命，具备一定的市场前景。

Description

一种羟基氨基酸除甲醛净化材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环境净化材料领域,尤其是涉及一种羟基氨基酸除甲醛净化材料及其制备方法。
背景技术
甲醛是室内空气中常见污染物，室内建筑装饰装修材料中会释放出甲醛，释放周期长达数年。世界卫生组织(WHO)研究表明，长期暴露在含甲醛、苯系物高危险性VOC中，可能会导致癌症和白血病。
目前，室内空气中甲醛的净化方法常见有吸附法，催化氧化法，水吸收法等。多孔吸附材料具有可吸附多种气体、价格便宜、简单易用的优点，缺点是针对甲醛这类C1小分子有机物吸附效果差，易脱附造成二次污染。催化氧化法分为光催化法和贵金属催化剂催化氧化法，光催化法副产物种类多，不能把甲醛完全转化成二氧化碳和水，具有潜在危害性；贵金属催化剂常见有铂二氧化钛催化剂，可在室温下将甲醛氧化分解成二氧化碳和水，缺点是贵金属成本高。
通过将含羟基氨基酸组分接枝到多孔吸附材料内部，羟基和氨基都可以和甲醛发生加成反应，单位重量材料可以净化更多的甲醛量，因此材料具有较长的使用寿命，具备大规模应用的市场前景。
发明内容
本发明以含羟基氨基酸为主活性组分，通过真空浸渍工艺，在多孔吸附材料内部接枝羟基氨基酸组分，达到净化空气中甲醛的目的，该材料有较长的使用寿命。
具体地，本发明涉及一种羟基氨基酸除甲醛净化材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选用多孔吸附材料作为载体，所述多孔吸附材料的比表面积在100-2000m2/g之间；
(2)配置羟基氨基酸水溶液，按羟基氨基酸与水的重量比为0.03:1～0.3:1称取羟基氨基酸溶于水搅拌后即得羟基氨基酸水溶液；
(3)真空浸渍，将所述多孔载体置于真空浸渍罐中，密封真空浸渍罐后抽真空，利用真空吸入所述羟基氨基酸水溶液，控制所吸入羟基氨基酸水溶液与载体的体积比为0.8:1～1.2:1，经充分混合后，真空浸渍1～3小时。
(4)浸渍后处理，浸渍完成后，将浸渍过的羟基氨基酸水溶液回收过滤，将浸渍后的载体至于120℃下干燥至含水率低于5％，制成羟基氨基酸除甲醛材料。
进一步地，多孔吸附材料选自：活性炭、分子筛、硅胶、沸石，高岭土、粘土，二氧化钛、二氧化硅、氧化铝中一种或多种。
进一步地，所述羟基氨基酸选自：丝氨酸，苏氨酸、酪氨酸、5-羟赖氨酸、羟基脯氨酸、3-羟基天冬氨酸及相关衍生物中的一种或几种。
进一步地，所述真空浸渍步骤中，真空度控制在-0.01MPa至-0.1MPa范围内。
进一步地，所述羟基氨基酸水溶液与载体的体积优选地为0.9:1～1.1:1。
本发明还涉及一种根据本发明的制备方法所制备的羟基氨基酸除甲醛净化材料，
其中，所述材料利用含羟基氨基酸溶液，在真空环境下对载体进行真空浸渍后，干燥浸渍后载体制得。
进一步地，所述多孔吸附材料选自：活性炭、分子筛、硅胶、沸石，高岭土、粘土，二氧化钛、二氧化硅、氧化铝中一种或多种。进一步地，所述羟基氨基酸选自：丝氨酸，苏氨酸、酪氨酸、5-羟赖氨酸、羟基脯氨酸、3-羟基天冬氨酸及相关衍生物中的一种或几种。
根据本发明的长寿命羟基氨基酸除甲醛材料性能评价方法为：
甲醛CADR值(洁净空气量，该值越大表示净化速度越快)测试：取100克甲醛净化材料平铺到0.1平米的70目不锈钢网表面，放置到风量300m3/h空气净化器内，依据GB/T18801-2015《空气净化器》，在30立方实验舱内测试净化器甲醛CADR值，单位为m3/h。甲醛CCM值(累计净化量，该值越高表示净化甲醛量越大，使用寿命越长)测试：依据GB/T18801-2015《空气净化器》中净化器甲醛CCM值测试方法，在上述的空气净化器内，测试材料的甲醛CCM值，单位为mg/g。
通过上述评价方法，对本发明的材料测试值均获得较为良好的结果。本发明采用仿生学原理，模仿空气中甲醛进入人体后，与人体氨基酸加成反应致病的机理，通过真空浸渍工艺，将含羟基氨基酸组分接枝到多孔吸附材料内部微孔，经烘干干燥而成。当空气中甲醛被多孔吸附材料吸附后，甲醛与含羟基氨基酸发生加成反应并固化到微孔内部，达到去除甲醛目的，由于羟基与氨基都可以与甲醛反应，因此材料有较长的使用寿命，能够去除更多甲醛，该材料可广泛在家用空气净化器、新风净化机、车用空调滤清器等多种产品中。
具体实施方式
本发明涉及一种羟基氨基酸除甲醛净化材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选用多孔吸附材料作为载体，本发明选择的多孔吸附材料的比表面积在100-2000m2/g之间。
为了更好地提高多孔载体的吸附性能和浸渍效率，优选地，多孔载体可预先在真空浸渍罐中进行真空预处理。真空预处理的真空度控制在-0.01MPa至-0.1MPa范围内，预处理时间为1到3小时，通过该真空处理，可有效去除多孔载体内部的水分和挥发性有机物杂质，有助于多孔材料在后面的真空浸渍中提高效果和效率。
真空预处理不需要介质，仅需要对多孔吸附介质进行压力预处理，将多孔吸附材料内部水分通过压力方式排出；在水分排出的同时将部分挥发性有机杂质排出，有利于后期羟基氨基酸水溶液浸渍时的处理效果。
(2)配置羟基氨基酸水溶液，按羟基氨基酸与水的重量比为0.03:1～0.3:1称取羟基氨基酸溶于水搅拌后即得羟基氨基酸水溶液；水溶液可在室温下配置，优选为去除水中离子的纯水。
(3)真空浸渍，将所述多孔载体置于真空浸渍罐中，密封真空浸渍罐后抽真空，利用真空吸入所述羟基氨基酸水溶液，控制所吸入羟基氨基酸水溶液与载体的体积比为0.8:1～1.2:1，经充分混合后，真空浸渍1～3小时。
(4)浸渍后处理，浸渍完成后，将浸渍过的羟基氨基酸水溶液回收过滤，将浸渍后的载体至于120℃下干燥至含水率低于5％，制成羟基氨基酸除甲醛材料。
多孔吸附材料选自但不限于：活性炭、分子筛、硅胶、沸石，高岭土、粘土，二氧化钛、二氧化硅、氧化铝中一种或多种，多孔载体可以是颗粒状、颗粒破碎状、粉末状、蜂窝状等多种形式。
本申请中羟基氨基酸选自但不限于：丝氨酸，苏氨酸、酪氨酸、5-羟赖氨酸、羟基脯氨酸、3-羟基天冬氨酸及相关衍生物中的一种或几种。
真空浸渍步骤中，真空度控制在-0.01MPa至-0.1MPa范围内。
羟基氨基酸水溶液与载体的体积优选地为0.9:1～1.1:1。
本发明还涉及一种根据本发明的制备方法所制备的羟基氨基酸除甲醛净化材料。
其中，所述材料利用含羟基氨基酸溶液，在真空环境下对载体进行真空浸渍后，干燥浸渍后载体制得。
进一步地，所述多孔吸附材料选自：活性炭、分子筛、硅胶、沸石，高岭土、粘土，二氧化钛、二氧化硅、氧化铝中一种或多种，根据需要，多孔吸附材料颗粒尺寸在30-70目。进一步地，所述羟基氨基酸选自：丝氨酸，苏氨酸、酪氨酸、5-羟赖氨酸、羟基脯氨酸、3-羟基天冬氨酸及相关衍生物中的一种或几种。
多孔载体可以是颗粒状、颗粒破碎状、粉末状、蜂窝状等多种形式。
本申请的羟基氨基酸除甲醛净化材料，根据需要，做成不同样式的产品，例如采用颗粒状载体的净化材料可做成板状净化组件(如碳芯，可用于空气净化器中，或者做成炭包用于装修房间除味)，采用颗粒破碎状载体的净化材料可以和滤纸复合做出多种复合材料(如夹碳布，通知折叠可做成过滤器，用于空气净化器中)，粉末状载体可以涂覆在滤纸表面，做成除甲醛滤纸(如除醛滤纸，可用于室内装修除味)，蜂窝状载体的净化材料具备低阻力特性，可用在空调、新风净化机等产品。
为了更好地体现本发明的技术方案和技术效果，在每个实施例都给出了对比例，参照对比情况，本领域技术人员得以更好地了解本发明的效果。
对比例1：
载体选用碘值1050mg/g、Φ2mm柱状活性炭。
选取不含羟基的赖氨酸做性能对比测试，称量赖氨酸10克，溶于100克水中，混合搅拌均匀，配置成赖氨酸水溶液。把100克柱状活性炭置于真空浸渍罐中，抽真空到-0.08MPa，吸入赖氨酸水溶液，开启搅拌，真空浸渍2h。将溶液滤水后，120℃烘干至含水量低于5％。依据除甲醛材料性能评价方法测试，甲醛CADR值为43.8m3/h，甲醛CCM值为3.4mg/g，测试数据见表一。
实施例1：
载体选用碘值1050mg/g、Φ2mm柱状活性炭。
选取含羟基的5-羟赖氨酸10克，溶于100克水中，混合搅拌均匀，配置成5-羟赖氨酸溶液。把100克柱状活性炭置于真空浸渍罐中，抽真空到-0.08MPa，吸入上述溶液，开启搅拌，真空浸渍2h。将溶液滤水后，120℃烘干至含水量低于5％。依据除甲醛材料性能评价方法测试甲醛CADR值及CCM值，甲醛CADR值为54.6m3/h，甲醛CCM值为5.1mg/g，测试数据见表一。
对比例2：
载体选用碘值1050mg/g、30到70目破碎状活性炭。
选取不含羟基的天冬氨酸做性能对比测试，称量天冬氨酸10克，溶于100克水中，混合搅拌均匀，配置成天冬氨酸水溶液。把100克30到70目破碎状活性炭置于真空浸渍罐中，抽真空到-0.08MPa，吸入天冬氨酸水溶液，开启搅拌，真空浸渍1h。将溶液滤水后，120℃烘干至含水量低于5％。依据除甲醛材料性能评价方法测试，甲醛CADR值为79.4m3/h，甲醛CCM值为6.3mg/g，测试数据见表一。
实施例2：
载体选用碘值1050mg/g、30到70目破碎状活性炭。
选取含羟基的3-羟基天冬氨酸10克，溶于100克水中，混合搅拌均匀，配置成3-羟基天冬氨酸溶液。把100克30到70目破碎状活性炭置于真空浸渍罐中，抽真空到-0.08MPa，吸入上述溶液，开启搅拌，真空浸渍1h。将溶液滤水后，120℃烘干至含水量低于5％。依据除甲醛材料性能评价方法测试甲醛CADR值及CCM值，甲醛CADR值为106.3m3/h，甲醛CCM值为8.5mg/g，测试数据见表一。
对比例3：
载体选用比表面积500m2/g、直径0.5mm二氧化硅颗粒。
选取不含羟基的脯氨酸做性能对比测试，称量脯氨酸10克，溶于100克水中，混合搅拌均匀，配置成脯氨酸水溶液。把100克直径0.5mm二氧化硅颗粒置于真空浸渍罐中，抽真空到-0.08MPa，吸入脯氨酸水溶液，开启搅拌，真空浸渍3h。将溶液滤水后，120℃烘干至含水量低于5％。依据除甲醛材料性能评价方法测试，甲醛CADR值为50.2m3/h，甲醛CCM值为4.8mg/g，测试数据见表一。
实施例3：
载体选用比表面积500m2/g、直径0.5mm二氧化硅颗粒。
选取含羟基的羟基脯氨酸10克，溶于100克水中，混合搅拌均匀，配置成羟基脯氨酸溶液。把100克直径0.5mm二氧化硅颗粒置于真空浸渍罐中，抽真空到-0.08MPa，吸入上述溶液，开启搅拌，真空浸渍3h。将溶液滤水后，120℃烘干至含水量低于5％。依据除甲醛材料性能评价方法测试甲醛CADR值及CCM值，甲醛CADR值为63.5m3/h，甲醛CCM值为6.2mg/g，测试数据见表一。
表一氨基酸除甲醛材料性能对比
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种羟基氨基酸除甲醛净化材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选用多孔吸附材料作为载体，所述多孔吸附材料的比表面积在100-2000m2/g之间；
(2)配置羟基氨基酸水溶液，按羟基氨基酸与水的重量比为0.03:1～0.3:1称取羟基氨基酸溶于水搅拌后即得羟基氨基酸水溶液；
(3)真空浸渍，将所述多孔载体置于真空浸渍罐中，密封真空浸渍罐后抽真空，利用真空吸入所述羟基氨基酸水溶液，控制所吸入羟基氨基酸水溶液与载体的体积比为0.8:1～1.2:1，经充分混合后，真空浸渍1～3小时；
(4)浸渍后处理，浸渍完成后，将浸渍过的羟基氨基酸水溶液回收过滤，将浸渍后的载体至于90到120℃下干燥至含水率低于5％，制成羟基氨基酸除甲醛材料。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：
所述多孔吸附材料选自：活性炭、分子筛、硅胶、沸石、高岭土、粘土，二氧化钛、二氧化硅、氧化铝中一种或多种。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：
所述羟基氨基酸选自：丝氨酸，苏氨酸、酪氨酸、5-羟赖氨酸、羟基脯氨酸、3-羟基天冬氨酸及相关衍生物中的一种或几种。
4.根据权利要求2或3的制备方法，其特征在于：
所述真空浸渍步骤中，真空度控制在-0.01MPa至-0.1MPa范围内。
5.根据权利要求4的制备方法，其特征在于：
所述羟基氨基酸水溶液与载体的体积优选地为0.9:1～1.1:1。
6.一种根据权利要求1-5任一项的制备方法所制备的羟基氨基酸除甲醛净化材料，其特征在于：
所述材料利用含羟基氨基酸溶液，在真空环境下对载体进行真空浸渍后，干燥浸渍后载体制得。
7.根据权利要求6的材料，其特征在于：
所述多孔吸附材料选自：活性炭、分子筛、硅胶、沸石，高岭土、粘土，二氧化钛、二氧化硅、氧化铝中一种或多种。
8.根据权利要求7的材料，其特征在于：
所述羟基氨基酸选自：丝氨酸，苏氨酸、酪氨酸、5-羟赖氨酸、羟基脯氨酸、3-羟基天冬氨酸及相关衍生物中的一种或几种。
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