一种具有催化氧化降解甲醛的纤维网的制法及应用的制作方法

本发明涉及空气净化技术领域，特别涉及具有催化氧化降解甲醛的纤维网的制法及其应用。

背景技术：

现代建筑的室内装修和现代家具，往往带来甲醛等挥发性有机物污染，现已查明甲醛等挥发性有机物严重地影响人们的身体健康，甚至导致癌症发生。为了净化空气，改善空气质量，强大的社会需求促进了空气净化器或新风系统的快速发展，空气净化器和新风系统成为现代生活的重要配置。空气净化器或新风系统在运行时，常用空气过滤网来去除空气中的污染物，过滤网是空气流动时的主要阻力。用于清除空气中甲醛等挥发性有机物的过滤网常由催化剂颗粒组装而成，颗粒之间的间隙构成了空气流动的通道，这种间隙难以调变，且随着催化剂用量的增加，催化剂网格的密实度增加，孔隙率降低，空气流动的阻力增加。在机动车的尾气净化系统中，常用蜂窝陶瓷块来负载催化剂。蜂窝陶瓷块拥有丰富的规整孔道，但其比表面积仍比较小，所以在负载催化剂时，仍要对其表面进行改性，提高其比表面积，改善表面的微孔结构，所以在蜂窝陶瓷块上负载催化剂同样是一件复杂的工作，况且蜂窝陶瓷块一般是在高温下烧结而成，其制造成本高，难以在室温下空气净化方面推广应用。市面上也有用玻璃纤维与催化剂颗粒组装的过滤网，但其去除甲醛等挥发性有机物的性能较差。

空气净化过滤网的孔隙率是影响空气净化器的重要参数，过滤网太密会导致空气通过时的阻力太大，过滤网太稀会导致空气停留时间不足，去除空气污染物的性能太差，所以合适的孔隙率是很重要的参数。通常的空气净化用过滤网由催化剂颗粒组装而成，过滤网的孔隙率主要由催化剂颗粒之间的间隙所构成，其孔隙率难以调变。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种具有催化氧化降解甲醛的纤维网的制法及应用，基于亲水性纤维制备的净化空气的过滤网，该过滤网孔隙率十分发达，细小的纤维上负载有降解甲醛等挥发性有机物的纳米催化剂，在常温压较温和地降解去除空气中甲醛等挥发性有机物，可安装在空气净化器和新风系统中。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种具有催化氧化降解甲醛的纤维网的制法，其包括下列步骤：

s1：对亲水性纤维进行表面改性得到改性亲水性纤维；

s2：将改性亲水性纤维浸渍催化剂前驱体，之后经过原位沉淀或原位还原；

s3：过滤、干燥，再经编织和叠加，即得具有催化降解甲醛的纤维网。

优选地，所述的亲水性纤维为天然纤维、再生纤维、棉、麻、蚕丝、兔毛、驼毛、椰棕纤维、竹纤维或粘胶纤维中的一种或多种。纤维具有良好的成型特性和较高的比表面积，并且具有亲水特性的纤维能较好地吸附水溶性的金属离子，再经原位沉淀或原位还原，金属氧化物或金属单质就会附着在纤维的表面。纤维表面直接接触具有催化氧化性能的金属氧化物或单质时，其表面易被氧化，所以需对纤维表面涂覆无机氧化物涂层，对纤维表面进行保护。

优选地，所述的表面改性为采用溶胶凝胶法或浸渍涂覆法在亲水性纤维表面覆盖无机氧化物薄层。比如采用硅溶胶或铝溶胶浸渍纤维，经干燥后，纤维表面的溶胶变成凝胶，在纤维表面构建了多孔结构的纳米层，也增加了纤维的比表面积，提升了纤维的力学性能，延长了纤维的使用寿命。

优选地，所述的催化剂前驱体为高锰酸盐、氯铂酸、氯金酸中的一种或几种。

优选地，所述的溶胶凝胶法包括：由相应氧化物的有机化合物通过酸或碱水解，得到溶胶，待亲水性纤维浸渍溶胶后，自然晾干，溶胶脱水变以凝胶，再烘干后，在纤维表面生成相应氧化物薄层；相应氧化物为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛薄层中一种或多种。

优选地，所述的浸渍涂覆法包括：将亲水性纤维浸渍在添加有超细二氧化硅粉或超细二氧化钛的硅丙树脂水性涂料中，取出，自然固化，在纤维表面生成含二氧化硅或二氧化钛的无机氧化物薄层。

优选地，所述的原位沉淀包括：采用高锰酸盐浸渍改性纤维，浸渍一定时间，高锰酸盐浸入到纤维微孔内，加入二价锰盐溶液，二价锰盐与高锰酸盐在纤维表面生成活性二氧化锰沉淀物，附着在纤维的表面。

优选地，所述的原位还原包括：采用氯铂酸或氯金酸水溶液浸渍改性纤维，采用硼氢化钠或硼氢化钾或肼等还原剂中一种或多种加入浸渍液中，还原剂与氯铂酸根或氯金酸根反应生成纳米铂或纳米金，附着在纤维表面。

高锰酸盐与乙酸锰可在温和的条件下生成二氧化锰，氯铂酸和氯金酸可在室温下，溶液中被还原剂，如硼氢化钠，肼等，被还原为纳米铂和纳米金，二氧化锰，纳米铂，纳米金都可以在室温下催化氧化甲醛等挥发性有机物，实现在温和的条件下，在纤维表面生成具有催化性能的金属氧化物或纳米金属。

优选地，该纤维网可应用在空气净化器和新风系统中。

一种前述具有催化氧化降解甲醛的纤维网的制法制备而得的净化空气、具有催化氧化降解甲醛的纤维网。

与现有技术相比，本发明的具有催化氧化降解甲醛的纤维网的制法，是基于亲水性纤维制备的净化空气的过滤网，该过滤网孔隙率十分发达，细小的纤维上负载有降解甲醛等挥发性有机物的纳米催化剂，该过滤网具有高效去除甲醛等挥发性有机物的功能，在常温，常压下，去除空气中甲醛等挥发性有机物，降解空气中的挥发性有机物，可安装在空气净化器和新风系统中。

本发明采用溶胶凝胶法或浸渍涂覆法，在亲水性纤维表面覆盖无机氧化物薄膜，对纤维进行保护，并在其表面构建多孔无机氧化物薄层。然后将改性的纤维浸入催化剂前驱体的溶液中，经充分浸渍后，加入沉淀剂或还原剂，在纤维表面原位生成纳米催化剂颗粒，再经干燥，得到具有催化氧化特性的纤维材料。该纤维经编织和叠加，组装成具有氧化去除甲醛等挥发性有机污染物的空气过滤网。而且，经过反复试验，测试显示：1张受风面为正方形、边长为10厘米、厚为2厘米的该纤维过滤网，放置在装有风扇的1立方米密室中，在温度为20-21℃，湿度为51-52％下，注入甲醛，其浓度达到6.72mg/m3，116分钟后，密室中的甲醛浓度降到0.04mg/m3。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明：

图1为本发明的纤维网的制备流程图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

取棉纱布1包，清洗，晒干后，剪切为边长10厘米的正方形纱布片，然后将纱布片叠加成20毫米厚的方块，用针线串联固定，放置一玻璃槽中。往玻璃槽中倒入500毫升30％的硅溶胶，浸渍5小时后，取出，自然晾干，得到改性的纱布，备用。称取38克高锰酸钾，13克一水硫酸锰分别溶解在500毫升和50毫升的去离子水中。取上述改性纱布块投入已配制的高锰酸钾溶液，浸泡8小时后，在搅拌下，滴加已配制的硫酸锰溶液，在30分钟完成滴加，并继续搅拌30分钟，静置60分钟后，取出，在105℃下烘干，即得纤维网。

测试：将纤维网装入空气过滤网框中，放置在装有风扇的1立方米密室中；在温度为20-21℃，湿度为51-52％下，注入甲醛，进行去甲醛的性能测试；注入甲醛后，密封箱内的甲醛最高浓度为6.72mg/m3，128分钟后，密室中的甲醛浓度降到0.07mg/m3。

实施例2

取麻布1包，清洗，晒干后，剪切为边长10厘米的正方形麻布片，然后叠加，用针线将叠加的纱布片串联，制作成厚为20毫米的方块，然后放置到一玻璃槽中。往玻璃槽中倒入500毫升30％的硅溶胶，浸渍5小时后，取出，自然晾干，得到改性的麻布，备用。称取38克高锰酸钾，13克一水硫酸锰分别溶解在500毫升和50毫升的去离子水中。取上述改性麻布块投入已配制的高锰酸钾溶液，浸泡8小时后，在搅拌下，滴加已配制的硫酸锰溶液，在30分钟完成滴加，并继续搅拌30分钟，静置60分钟后，取出，在105℃下烘干，即得纤维网。

测试：将纤维网装入空气过滤网框中，放置在装有风扇的1立方米密室中；在温度为20-21℃，湿度为51-52％下，注入甲醛，进行去甲醛的性能测试；注入甲醛后，密封箱内的甲醛最高浓度为6.32mg/m3，131分钟后，密室中的甲醛浓度降到0.08mg/m3。

实施例3

取棉纱布1包，清洗，晒干后，剪切为边长10厘米的正方形纱布片，然后将纱布片叠加成20毫米厚的方块，用针线串联固定，然后放置于一玻璃槽中。往玻璃槽中倒入500毫升30％的硅溶胶，浸渍5小时后，取出，自然晾干，得到改性的纱布，备用。称取0.1克六水合氯铂酸固体溶解在500毫升的去离子水中，为了提高铂颗粒的分散度，滴加1毫升乙酸，搅拌，备用。称取0.4克硼氢化钠溶解在100毫升的去离子水中，备用。取上述改性纱布块投入已配制的氯铂酸溶液，浸泡8小时后，在搅拌下，滴加已配制的硼氢化钠溶液，在40分钟内完成滴加，并继续搅拌30分钟，静置60分钟后，取出，在105℃下烘干，即得纤维网。

测试：将纤维网装入空气过滤网框中，放置在装有风扇的1立方米密室中；在温度为20-21℃，湿度为5152％下，注入甲醛，进行去甲醛的性能测试；注入甲醛后，密封箱内的甲醛最高浓度为5.81mg/m3，121分钟后，密室中的甲醛浓度降到0.04mg/m3。

实施例4

取麻布1包，清洗，晒干后，剪切为边长10厘米的正方形麻布片，然后叠加，用针线将叠加的纱布片串联，制作成厚为20毫米的方块，然后放置到一玻璃槽中。往玻璃槽中倒入500毫升30％的硅溶胶，浸渍5小时后，取出，自然晾干，得到改性的麻布，备用。称取0.1克六水合氯铂酸固体溶解在500毫升的去离子水中，为了提高铂颗粒的分散度，滴加1毫升乙酸，搅拌，备用。称取0.4克硼氢化钠溶解在100毫升的去离子水中，备用。取上述改性纱布块投入已配制的氯铂酸溶液，浸泡8小时后，在搅拌下，滴加已配制的硼氢化钠溶液，在40分钟内完成滴加，并继续搅拌30分钟，静置60分钟后，取出，在105℃下烘干，即得纤维网。

测试：将纤维网装入空气过滤网框中，放置在装有风扇的1立方米密室中。在温度为20-21℃，湿度为51-52％下，注入甲醛，进行去甲醛的性能测试。注入甲醛后，密封箱内的甲醛最高浓度为6.42mg/m3，135分钟后，密室中的甲醛浓度降到0.07mg/m3。

实施例5

取厚为20毫米的椰棕纤维过滤网1片，清洗，晒干后，剪切为边长10厘米的正方形网片，然后放置于一玻璃槽中。往玻璃槽中倒入500毫升30％的硅溶胶，浸渍5小时后，取出，自然晾干，得到改性的纱布，备用。称取3克氯铂酸固体溶解在500毫升的去离子水中，滴加1毫升乙酸，搅拌，备用。称取2克硼氢化钠溶解在100毫升的去离子水中，备用。取上述改性纱布块投入已配制的氯铂酸溶液，浸泡8小时后，在搅拌下，滴加已配制的硼氢化钠溶液，在40分钟内完成滴加，并继续搅拌30分钟，静置60分钟后，取出，在105℃下烘干，即得纤维网。

测试：将纤维网装入空气过滤网框中，放置在装有风扇的1立方米密室中；在温度为20-21℃，湿度为51-52％下，注入甲醛，进行去甲醛的性能测试；注入甲醛后，密封箱内的甲醛最高浓度为6.18mg/m3，145分钟后，密室中的甲醛浓度降到0.07mg/m3。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。