一种用于净化甲醛的纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于空气净化技术领域，涉及一种用于净化甲醛的纳米复合材料及其制备方法。具体而言，该材料由甲醛净化剂和纳米矿晶组成，甲醛净化剂与纳米矿晶的重量比为0.25～13.4:1；其中：甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：1～13份聚乙烯吡咯烷酮、1～10份水溶性高分子化合物、4～42份手性氨基醇、1～6份二氧化钛、1～6份二氧化锡、1～6份二氧化硅、2～6份氧化镁、1～13份活性炭、1～7份氯化钙和500～800份溶剂；纳米矿晶由含水富镁铝硅酸盐粘土和富镁纤维状硅酸盐粘土制得。本发明专利技术的纳米复合材料能够快速、高效、长效地清除甲醛，适合于大规模推广应用，极具市场前景。

Nano composite material for purifying formaldehyde and preparation method thereof

The invention belongs to the field of air purification technology, and relates to a nano composite material used for purifying formaldehyde and a preparation method thereof. Specifically, the material is made up of formaldehyde purifier and nano ore crystal, the weight ratio of formaldehyde purifier and nano ore is 0.25 ~ 13.4:1, and the formaldehyde purifier consists of the following components of the weight portion: 1~13 polyvinylpyrrolidone, 1~10 water soluble polymer compounds, 4~42 chiral amino alcohols and 1~6 Titanium dioxide, 1~6 parts of two tin oxide, 1~6 phr silica, 2~6 Magnesium Oxide, 1~13 active chars, 1~7 calcium chloride and 500~800 solvents were obtained, and the nanocrystalline crystals were made from hydrous magnesia aluminum silicate clay and magnesium rich silicate clay. The nano composite material of the invention can remove formaldehyde quickly, efficiently and effectively, and is suitable for large-scale popularization and application, and has great market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于净化甲醛的纳米复合材料及其制备方法
本专利技术属于空气净化
，涉及一种用于净化甲醛的纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
甲醛是原浆毒物质，能够与蛋白质中的氨基结合，进而生成甲酰化蛋白。甲醛对于人体健康的影响包括嗅觉异常、呼吸道刺激、肺功能异常、中枢神经系统影响、免疫功能异常以及损伤细胞内遗传物质，危害严重，不可不察。因此，我国标准规定室内空气中的甲醛浓度不能大于0.08mg/m3，而公共场所空气中的甲醛浓度不得超过0.12mg/m3。目前，室内甲醛污染已成为我国最主要的室内空气污染问题，严重危害人们的生命健康。在日常生活中，装修残留的甲醛、厨房燃料经不完全燃烧产生的甲醛以及日用品(如化纤纺织品、化妆品、清洁剂、杀虫剂等)中含有的甲醛时刻威胁着人们的健康。针对甲醛污染的治理方法已成为环境污染治理研究的热点之一，研究者提出了多种治理甲醛污染的方法，包括通气换气法、植物净化法、物理吸附法等。但是，现有方法都不能快速、高效、彻底地解决甲醛污染问题。作为人们日常生活中的隐形杀手，甲醛越来越严重地危害着人体的健康，普通的稀释、吸附等物理除甲醛方法已经不能满足人们对于室内空气质量的要求。因此，研究一种能够高效、快速净化甲醛的新材料是目前亟待解决的难题。中国专利技术专利CN1907546A和CN104841240A中的液体除甲醛产品使用纳米银胶体作为催化剂，CN1698932A和CN101612578A中的除甲醛产品使用纳米金作为催化剂，CN102728298A、CN103706337A和CN103537164A中的除甲醛产品使用纳米二氧化钛溶胶作为催化剂，上述专利技术专利均采用普通载体+纳米级催化剂的方式，制备工艺相对复杂，原料不易获得且价格相对昂贵。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术旨在提供一种廉价易得、快速高效的用于净化甲醛的纳米复合材料及其制备方法。具体而言，本专利技术采用如下技术方案：一种用于净化甲醛的纳米复合材料，其由甲醛净化剂和纳米矿晶组成，所述甲醛净化剂与所述纳米矿晶的重量比为0.25～13.4:1。在上述用于净化甲醛的纳米复合材料中，所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：1～13份聚乙烯吡咯烷酮、1～10份水溶性高分子化合物、4～42份手性氨基醇、1～6份二氧化钛、1～6份二氧化锡、1～6份二氧化硅、2～6份氧化镁、1～13份活性炭、1～7份氯化钙和500～800份溶剂。优选的，所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：2～10份聚乙烯吡咯烷酮、2～8份水溶性高分子化合物、10～30份手性氨基醇、2～4份二氧化钛、2～4份二氧化锡、2～4份二氧化硅、3～5份氧化镁、3～10份活性炭、2～5份氯化钙和550～700份溶剂。更优选的，所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：5份聚乙烯吡咯烷酮、4份水溶性高分子化合物、20份手性氨基醇、3份二氧化钛、3份二氧化锡、3份二氧化硅、4份氧化镁、6份活性炭、4份氯化钙和600份溶剂。在上述甲醛净化剂中，所述水溶性高分子化合物选自聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。在上述甲醛净化剂中，所述手性氨基醇为两种对映异构体分子等摩尔混合后的外消旋体，选自1,2-二甲氨基乙醇、2,3-二甲氨基丙醇、1,2-二乙氨基乙醇、1,2-二苯氨基乙醇、1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇、2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇、N-甲基-N-乙基氨基三丁醇中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物，上述手性氨基醇的结构式如下所示。在上述甲醛净化剂中，所述溶剂既可以是无机溶剂，也可以是有机溶剂；当所述溶剂为无机溶剂时，优选水；当所述溶剂为有机溶剂时，优选乙醇。在上述用于净化甲醛的纳米复合材料中，所述纳米矿晶由含水富镁铝硅酸盐粘土(例如坡缕石粘土)和富镁纤维状硅酸盐粘土(例如海泡石粘土)制得，其制备方法包括下列步骤：脱水、分拣、研磨、煅烧、碱洗、水洗、过滤和干燥。优选的，所述脱水的指标为粘土含水量在5％以下。优选的，所述分拣通过气流分选机来完成，以便除去粘土中粒径大于48μm的砂砾。优选的，所述研磨通过磨粉机来完成，以便将粘土加工成粒度为80～1000目的细粉。优选的，所述煅烧通过煅烧炉或管式炉来完成，煅烧温度为400～1200℃，煅烧时间为1～8小时，以便除去粘土中的有机质。优选的，所述碱洗通过强碱溶液来完成，以便除去粘土中的酸性杂质，其中粘土与强碱溶液的重量比为1:2～6；所述强碱溶液为强碱的水溶液，强碱的摩尔浓度为1～2mol/L；所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。一种用于净化甲醛的纳米复合材料的制备方法，其包括如下步骤：1)将配方量的聚乙烯吡咯烷酮加入到配方量的溶剂中，于20～85℃搅拌，使得所述聚乙烯吡咯烷酮溶解，再加入配方量的水溶性高分子化合物，继续恒温搅拌，使得所述水溶性高分子化合物溶解，得到溶液A；2)将配方量的二氧化钛、二氧化锡、二氧化硅、氧化镁、活性炭、氯化钙和手性氨基醇混合，得到混合物B；3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中获得的溶液A中，通过搅拌或超声震动的方式分散均匀，得到混合物C，经过200～300目滤网过滤，得到甲醛净化剂；4)将步骤3)中得到的甲醛净化剂加入到配方量的纳米矿晶中，通过溶液共混法分散均匀，经过过滤、洗涤和干燥，得到用于净化甲醛的纳米复合材料。在上述制备方法中，所述搅拌通过机械搅拌装置或磁力搅拌装置完成。在本专利技术的用于净化甲醛的纳米复合材料中，纳米矿晶本身具有独特的微观晶体结构以及纳米级的晶格间隙，比表面积大(孔隙数量多，孔径为0.3～0.9nm左右)，渗透性高，并且孔隙表面带有极性，因此对甲醛等极性有毒有害气体具有强效的吸附作用，有利于配合甲醛净化剂进行除醛；活性炭因其具有较高的化学稳定性、较大的比表面积而被用作吸附载体；手性氨基醇在碱性和/或催化条件下能够与甲醛发生羟醛缩合反应，从而达到净化甲醛的作用；氧化镁能够吸收空气中的水和二氧化碳，进而生成碱式碳酸镁，为羟醛缩合反应提供碱性环境，并且氧化镁吸潮后不会影响复合材料的固体状态；二氧化钛、二氧化锡、二氧化硅等因其自身具有催化性能而被用作催化剂，提高羟醛缩合反应的效率，增强复合材料去除甲醛的能力；作为粘结剂，聚乙烯吡咯烷酮和水溶性高分子能够以均一稳定的形式将上述组分结合在一起，促进甲醛净化剂与甲醛的高效反应。与现有技术相比，本专利技术中的用于净化甲醛的纳米复合材料没有大量使用金、银等贵金属催化剂，有效降低了生产成本，绝大多数原料廉价易得。另外，本专利技术的纳米复合材料能够快速、高效、长效地清除甲醛，从而达到净化空气的目的，适合于大规模推广应用，极具市场前景。附图说明图1为实施例1中的纳米复合材料的SEM谱图。图2为应用纳米复合材料净化空气中的甲醛的效果示意图。具体实施方式下面将结合附图和具体的实施例对本专利技术中的技术方案做出进一步的描述。除非另有说明，下列实施例中所使用的仪器、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。实施例1：纳米矿晶的精制以及用于净化甲醛的纳米复合材料的制备。首先，将1kg坡缕石粘土和1kg海泡石粘土混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化甲醛的纳米复合材料，其由甲醛净化剂和纳米矿晶组成，所述甲醛净化剂与所述纳米矿晶的重量比为0.25～13.4:1；其中：所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：1～13份聚乙烯吡咯烷酮、1～10份水溶性高分子化合物、4～42份手性氨基醇、1～6份二氧化钛、1～6份二氧化锡、1～6份二氧化硅、2～6份氧化镁、1～13份活性炭、1～7份氯化钙和500～800份溶剂；所述纳米矿晶由含水富镁铝硅酸盐粘土和富镁纤维状硅酸盐粘土制得。

【技术特征摘要】
1.一种用于净化甲醛的纳米复合材料，其由甲醛净化剂和纳米矿晶组成，所述甲醛净化剂与所述纳米矿晶的重量比为0.25～13.4:1；其中：所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：1～13份聚乙烯吡咯烷酮、1～10份水溶性高分子化合物、4～42份手性氨基醇、1～6份二氧化钛、1～6份二氧化锡、1～6份二氧化硅、2～6份氧化镁、1～13份活性炭、1～7份氯化钙和500～800份溶剂；所述纳米矿晶由含水富镁铝硅酸盐粘土和富镁纤维状硅酸盐粘土制得。2.根据权利要求1所述的用于净化甲醛的纳米复合材料，其特征在于：所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：2～10份聚乙烯吡咯烷酮、2～8份水溶性高分子化合物、10～30份手性氨基醇、2～4份二氧化钛、2～4份二氧化锡、2～4份二氧化硅、3～5份氧化镁、3～10份活性炭、2～5份氯化钙和550～700份溶剂。3.根据权利要求1所述的用于净化甲醛的纳米复合材料，其特征在于：所述甲醛净化剂由以重量份计的下列成分组成：5份聚乙烯吡咯烷酮、4份水溶性高分子化合物、20份手性氨基醇、3份二氧化钛、3份二氧化锡、3份二氧化硅、4份氧化镁、6份活性炭、4份氯化钙和600份溶剂。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于净化甲醛的纳米复合材料，其特征在于：所述水溶性高分子化合物选自聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于净化甲醛的纳米复合材料，其特征在于：所述手性氨基醇选自1,2-二甲氨基乙醇、2,3-二甲氨基丙醇、1,2-二乙氨基乙醇、1,2-二苯氨基乙醇、1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇、2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇、N-甲基-N-乙基氨基三丁醇中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦素洁，
申请(专利权)人：秦素洁，
类型：发明
国别省市：江苏,32