CN114471541A - 一种室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分包括：物理吸附剂、化学吸收剂、铂族贵金属催化剂、分散剂和水。本发明以铂族贵金属催化剂为活性组分，辅以化学吸收剂和物理吸附剂，物理吸附剂能将化学吸收剂、铂族贵金属催化剂、甲醛吸附在其上，促进其反应，遏制污染物挥发。这种策略能够克服彼此的不足，使其不仅绿色安全、见效快、效果持续时间长，具有较高的适用性。其中，物理吸附剂通过高比表面积将甲醛吸附在表面，化学吸收剂与甲醛能够快速地发生反应将甲醛固定住，同时铂族贵金属催化剂能够催化降解甲醛为二氧化碳和水，这使得物理吸附剂能够持续长效地吸附空气中的甲醛。
Description
技术领域
本发明属于日化用品技术领域，涉及一种室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法，具体涉及一种快速且长效吸附消除甲醛的室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法。
背景技术
居室装修中往往会不可避免的使用到各式各样的人造板(如胶合板、刨花板)以及粘结剂。这些物质中往往含有大量的脲醛树脂和酚醛树脂等助剂，在使用过程中会释放甲醛，释放周期长达3-13年。大量的甲醛是室内环境污染的主要污染物，当其浓度过高时会引起人头痛眩晕、长期接触甚至会引发人体细胞癌变导致败血症。根据《民用建筑室内环境污染控制标准》(GB 50325-202)室内甲醛浓度需要控制在0.08mg/m3，但是甲醛对眼睛的刺激阈值为0.06mg/m3，即在检测达标的室内仍有必要进行进一步的甲醛治理。因而为改善居家生活质量，需要重视室内甲醛污染，并对其进行有效治理。
目前室内甲醛主要处理方案有化学吸收、物理吸附、光催化、生物等方法。化学吸收法主要是通过含有氨基或酚羟基的化合物，如酰胺、酚肼、多聚肽、苯酚、壬基酚，该方法通过氨甲基化或形成酚醛树脂将甲醛固定住；物理吸附主要通过高比表面积物质将甲醛吸附在表面，主要使用的有活性炭、凹凸棒土、硅藻土；光催化方法主要是光触媒在紫外光的作用下将甲醛催化分解；生物方法主要通过种植植物吸收以及生物酶等方式去除甲醛。
CN101890212A公开了一种甲醛清除剂，由酰肼类化合物、尿素、无机胺类化合物、渗透剂、pH调节剂、水等组成。该清除剂用于清除人造板材及其制品中的甲醛组合物，可以渗透进木板中有较好的处理和抑制效果，但是该喷剂中含有肼类物质，对人体有害，并且没有抑制其危害的方式。
CN108786442A公开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。该喷剂对光触媒进行包裹改性，提高了其光催化活性，但是在无光和弱光条件下，其活性仍然受到一定的影响。
CN108905499A公开了一种车内甲醛去除喷雾，该喷雾用活性炭去除车内甲醛，但是处理量有限，后续甲醛异味的处理靠芳香物质掩盖，效果较差。
上述几种方法均有其优劣，吸收法效果好但是部分吸收剂对人体也有伤害；吸附法见效快，但易饱和、效果持续时间短；光催化受使用条件限制；生物法见效较为缓慢，并且甲醛本身也会毒害植物。因此，开发一种绿色安全、见效快、效果持续时间长的甲醛治理策略是非常有意义的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法，具体提供一种快速且长效吸附消除甲醛的室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分包括：物理吸附剂、化学吸收剂、铂族贵金属催化剂、分散剂和水。
本发明所涉及的室内用甲醛吸附催化喷剂将物理吸收甲醛、化学吸附甲醛、催化分解甲醛三种策略进行了有机的结合，以铂族贵金属催化剂为活性组分，辅以化学吸收剂和物理吸附剂，以物理吸附剂能将化学吸收剂、铂族贵金属催化剂、甲醛吸附在其上，促进其反应，遏制污染物挥发。这种策略能够克服单一策略彼此的不足，使其不仅绿色安全、无毒性，还见效快、拥有较高的处理效率、效果持续时间长，具有较高的适用性，应用场景多样。其中，物理吸附剂通过高比表面积将甲醛吸附在表面，化学吸收剂与甲醛能够快速地发生反应将甲醛固定住，同时铂族贵金属催化剂能够催化降解甲醛为二氧化碳和水，这使得物理吸附剂能够持续长效地吸附空气中的甲醛，物理吸附剂在吸附甲醛的同时还能吸附化学吸附剂挥发的氨，进一步促进化学吸附剂与甲醛的反应。
优选地，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分以质量百分含量计包括：物理吸附剂0.5-5％、化学吸收剂3-10％、铂族贵金属催化剂0.01-0.5％、分散剂0.1-2％和水。
上述四种成分按照特定的质量配比方式进行使用时，其能获得更好的快速吸附消除甲醛和持久吸附消除甲醛的效果。
所述物理吸附剂的质量百分含量可以为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％等。
所述化学吸收剂的质量百分含量可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。
所述铂族贵金属催化剂的质量百分含量可以为0.01％、0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％等。
所述分散剂的质量百分含量可以为0.1％、0.3％、0.4％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、2％等。
上述各项数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，所述物理吸附剂包括高岭土、硅藻土、凹凸棒土、活性硅、活性炭或活性氧化铝中的任意一种或至少两种的组合；所述至少两种的组合例如高岭土和硅藻土的组合、活性硅和活性炭的组合、凹凸棒土和活性硅的组合等，其他任意的组合方式均可选择，在此便不再一一赘述。
优选硅藻土和凹凸棒土的组合。
本发明创造性地发现当使用硅藻土和凹凸棒土的组合作为本发明产品的物理吸附剂时，具有更快更持久的甲醛吸附和氨气吸附效果。
优选地，所述物理吸附剂的平均粒度为0.5-1μm，例如0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，所述化学吸收剂包括含氨基化合物和/或含酚羟基化合物，优选含氨基化合物和含酚羟基化合物的组合。
本发明创造性地发现当使用含氨基化合物和含酚羟基化合物的组合作为本发明产品的化学吸收剂时，具有更快更持久的甲醛吸收效果。
优选地，所述铂族贵金属包括铱、铑、钯或铂中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选铂。
优选地，所述分散剂包括聚丙烯酸类分散剂、酰胺类分散剂或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。
本发明所涉及的喷剂中加入分散剂是为了使体系中各成分稳定分散，并保证各成分自身或互相促进发挥功效。
优选地，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分还包括表面活性剂。
本发明所涉及的喷剂中进一步加入表面活性剂能够增加其雾化效果和表面覆盖效果，进一步提高甲醛消除效果。
优选地，所述表面活性剂在所述室内用甲醛吸附催化喷剂中的质量百分含量为1-2％，例如1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，所述表面活性剂包括蛋白类表面活性剂、椰油基表面活性剂或聚丙烯酰胺类表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的室内用甲醛吸附催化喷剂的制备方法，所述制备方法包括：
将分散剂与水混合溶解，制得基底溶液，然后基底溶液与催化剂、物理吸附剂混合，进行研磨，得到溶液A；
将化学吸附剂与水混合，得到溶液B；
将溶液A与溶液B混合，得到所述室内用甲醛吸附催化喷剂。
本发明所涉及的室内用甲醛吸附催化喷剂的制备方法工艺简单，易于操作，原料成本较低，适合大规模的工业化生产。
优选地，所述研磨使用球磨机进行，研磨的速度为2000-4000rpm，例如2000rpm、2500rpm、3000rpm、3500rpm、4000rpm等；研磨时间为15-30min，例如15min、18min、20min、22min、25min、28min、30min等。
优选地，所述将化学吸附剂与水混合时还加入表面活性剂，得到溶液B。
优选地，所述将化学吸附剂与水混合以搅拌方式进行，所述搅拌速度为800-1500rpm，例如800rpm、900rpm、1000rpm、1200rpm、1400rpm、1500rpm等；所述搅拌时间为30-60min，例如30min、40min、50min、60min等。
优选地，所述将溶液A与溶液B混合以搅拌方式进行，所述搅拌速度为800-1500rpm，例如800rpm、900rpm、1000rpm、1200rpm、1400rpm、1500rpm等；所述搅拌时间为30-60min，例如30min、40min、50min、60min等。
当制备工艺满足上述工艺参数时，制得的甲醛吸附催化喷剂体系更加稳定。
优选地，所述制备方法还包括对获得的甲醛吸附催化喷剂进行过滤和包装的步骤。
本发明所涉及的催化剂例如铂族贵金属催化剂可以由包括如下步骤的制备方法制得：
(1)将贵金属前驱体(例如硝酸铂、氯铂酸或二亚硝基二氨铂等)溶解入40～60℃水中，搅拌30min以上；
(2)加入TiO2、SiO2、Al2O3或Ce2O3等氧化物粉末继续搅拌30min以上，贵金属前驱体与氧化物粉末的质量比为(0.001～0.005):1；
(3)步骤(2)制得混合液在110～130℃下进行干燥处理，将铂浸渍在二氧化钛上；
(4)步骤(3)制得粉末在500～550℃下煅烧3-5h，即得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所涉及的室内用甲醛吸附催化喷剂将物理吸收甲醛、化学吸附甲醛、催化分解甲醛三种策略进行了有机的结合，以铂族贵金属催化剂为活性组分，辅以化学吸收剂和物理吸附剂，以物理吸附剂能将化学吸收剂、铂族贵金属催化剂、甲醛吸附在其上，促进其反应，遏制污染物挥发。这种策略能够克服彼此的不足，使其不仅绿色安全、无毒性，还见效快、拥有较高的处理效率、效果持续时间长，具有较高的适用性，应用场景多样。其中，物理吸附剂通过高比表面积将甲醛吸附在表面，化学吸收剂与甲醛能够快速地发生反应将甲醛固定住，同时铂族贵金属催化剂能够催化降解甲醛为二氧化碳和水，这使得物理吸附剂能够持续长效地吸附空气中的甲醛，物理吸附剂在吸附甲醛的同时还能吸附化学吸附剂挥发的氨，进一步促进化学吸附剂与甲醛的反应。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
下述实施例涉及的铂负载锐钛矿催化剂是由如下制备方法制得的：
(1)将硝酸铂溶解入60℃水中，搅拌50min；
(2)向其中加入锐钛矿型二氧化钛粉末继续搅拌50min，硝酸铂与锐钛矿型二氧化钛粉末的质量比为0.004:1；
(3)混合液在120℃下进行干燥处理，将铂浸渍在二氧化钛上；
(4)制备粉末在550℃下煅烧3.5h，即得。
下述实施例所涉及的部分原料来源如下：
聚丙烯酸类分散剂为聚丙烯酸(M.W～3000)，购自国药试剂；
聚乙烯醇类分散剂为聚乙烯醇1788型，购自国药试剂；
聚丙烯酰胺为MW 1000万阴离子型，购自国药试剂；
椰油酰胺表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱(分子量342.52)，购自麦克林试剂。
实施例1
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，以质量百分含量计由如下组分组成：硅藻土1.5％和凹凸棒土1％(物理吸附剂)、乙二胺3％和茶多酚3％(化学吸收剂)、铂负载锐钛矿催化剂0.1％、聚丙烯酸类分散剂0.5％、聚丙烯酰胺1％(表面活性剂)，余量为水。
制备方法如下：
(1)将分散剂与水混合溶解，制得基底溶液，然后基底溶液与催化剂、物理吸附剂混合，使用球磨机进行研磨，研磨的速度为3000rpm，研磨时间为20min，得到溶液A；
(2)将化学吸收剂、表面活性剂与水混合，以1000rpm搅拌40min，得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，以1000rpm搅拌30min，得到所述室内用甲醛吸附催化喷剂。
实施例2
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，以质量百分含量计由如下组分组成：高岭土0.5％和活性炭1％(物理吸附剂)、天冬酰胺2％和茶多酚2％(化学吸收剂)、铂负载锐钛矿催化剂0.2％、聚乙烯醇类分散剂1％、椰油酰胺表面活性剂1％，余量为水。
制备方法如下：
(1)将分散剂与水混合溶解，制得基底溶液，然后基底溶液与催化剂、物理吸附剂混合，使用球磨机进行研磨，研磨的速度为2000rpm，研磨时间为30min，得到溶液A；
(2)将化学吸收剂、表面活性剂与水混合，以800rpm搅拌60min，得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，以800rpm搅拌50min，得到所述室内用甲醛吸附催化喷剂。
实施例3
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，以质量百分含量计由如下组分组成：凹凸棒土2％和活性氧化铝2％(物理吸附剂)、丝素蛋白3％和茶多酚4％(化学吸收剂)、铂负载锐钛矿催化剂0.15％、聚乙烯醇类分散剂2％、椰油酰胺表面活性剂2％，余量为水。
制备方法如下：
(1)将分散剂与水混合溶解，制得基底溶液，然后基底溶液与催化剂、物理吸附剂混合，使用球磨机进行研磨，研磨的速度为4000rpm，研磨时间为15min，得到溶液A；
(2)将化学吸收剂、表面活性剂与水混合，以1500rpm搅拌30min，得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，以1500rpm搅拌30min，得到所述室内用甲醛吸附催化喷剂。
实施例4
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于将硅藻土1.5％和凹凸棒土1％替换为硅藻土2.5％，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
实施例5
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于将硅藻土1.5％和凹凸棒土1％替换为凹凸棒土2.5％，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
实施例6
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于将乙二胺3％和茶多酚3％替换为乙二胺6％，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
实施例7
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于将乙二胺3％和茶多酚3％替换为茶多酚6％，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
实施例8
本实施例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于不含有聚丙烯酰胺成分，其减少的量由水补足，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
对比例1
本对比例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于不含有铂负载锐钛矿催化剂，其减少的量由水补足，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
对比例2
本对比例提供一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其组分与实施例1的区别仅在于不含有化学吸收剂，其减少的量由水补足，其他组分及含量均保持不变，其制备方法参照实施例1。
测试例
参考QBT2761-2006在1m3的密闭舱中，放入1m2基纸，在基纸上分别喷涂有20g的实施例1-8和对比例1-2制得的喷剂。随后将10mg多聚甲醛放置在1m3密闭舱内(计为0h)，加热炉使其挥发(密闭舱内保持25℃)，共处理12h进行评价，分别在0h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h进行甲醛浓度(ppm)的测定，结果如表1所示：
表1
由表1数据可知：本发明所涉及的室内用甲醛吸附催化喷剂具有非常高效且持久的除甲醛能力，其能在2小时内迅速消除90％的甲醛，并且没有反弹。同时分散剂和表面活性剂能够进一步协同促进其除甲醛效果，且化学吸收剂和物理吸附剂类型的选择也会显著影响喷剂的除甲醛效果。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种室内用甲醛吸附催化喷剂及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (10)
1.一种室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分包括：物理吸附剂、化学吸收剂、铂族贵金属催化剂、分散剂和水。
2.如权利要求1所述的室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分以质量百分含量计包括：物理吸附剂0.5-5％、化学吸收剂3-10％、铂族贵金属催化剂0.01-0.5％、分散剂0.1-2％和水。
3.如权利要求1或2所述的室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述物理吸附剂包括高岭土、硅藻土、凹凸棒土、活性硅、活性炭或活性氧化铝中的任意一种或至少两种的组合；优选硅藻土和凹凸棒土的组合；
优选地，所述物理吸附剂的平均粒度为0.5-1μm。
4.如权利要求1-3中任一项所述的室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述化学吸收剂包括含氨基化合物和/或含酚羟基化合物，优选含氨基化合物和含酚羟基化合物的组合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述铂族贵金属包括铱、铑、钯或铂中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选铂。
6.如权利要求1-5中任一项所述的室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述分散剂包括聚丙烯酸类分散剂、酰胺类分散剂或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。
7.如权利要求1-6中任一项所述的室内用甲醛吸附催化喷剂，其特征在于，所述室内用甲醛吸附催化喷剂的组分还包括表面活性剂；
优选地，所述表面活性剂在所述室内用甲醛吸附催化喷剂中的质量百分含量为1-2％；
优选地，所述表面活性剂包括蛋白类表面活性剂、椰油基表面活性剂或聚丙烯酰胺类表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合。
8.如权利要求1-7中任一项所述的室内用甲醛吸附催化喷剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将分散剂与水混合溶解，制得基底溶液，然后基底溶液与催化剂、物理吸附剂混合，进行研磨，得到溶液A；
将化学吸收剂与水混合，得到溶液B；
将溶液A与溶液B混合，得到所述室内用甲醛吸附催化喷剂。
9.如权利要求8所述的室内用甲醛吸附催化喷剂的制备方法，其特征在于，所述研磨使用球磨机进行，研磨的速度为2000-4000rpm，研磨时间为15-30min；
优选地，所述将化学吸附剂与水混合时还加入表面活性剂，得到溶液B。
10.如权利要求8或9所述的室内用甲醛吸附催化喷剂的制备方法，其特征在于，所述将化学吸附剂与水混合以搅拌方式进行，所述搅拌速度为800-1500rpm，所述搅拌时间为30-60min；
优选地，所述将溶液A与溶液B混合以搅拌方式进行，所述搅拌速度为800-1500rpm，所述搅拌时间为30-60min。
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