一种可视复合空气净化剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种空气净化剂，具体涉及一种可视复合空气净化剂及其制备方法。

背景技术：

甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感。甲醛浓度大于0.08mg/m³可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等，苯、二甲苯等苯系物是挥发性有机物，无色有特殊芳香气味，已被世界卫生组织确定为致癌物质，对眼睛、皮肤和上呼吸道有刺激作用，长期吸入能导致再生障碍性贫血(血癌)，女性对苯的危害较男性敏感，对生殖功能亦有一定影响。在各种建筑材料、有机溶剂中大量存在。家居里随着空调的常年使用，空调滤网里面集聚了大量的细菌，随着空调的启动，细菌在空气中到处飞扬，使易感冒人群感冒频发、鼻炎患者鼻子不舒适。

活性炭作为一种非常普遍的过滤介质，现在已经在很多的领域中得到应用，特别是在环保领域中，不论是净化水还是净化空气，它都成为了目前的主角。目前市场上使用的各种类型的活性炭产品品质不是很好，其吸附原理是物理吸附，依靠它内部发达的孔隙结构与较大的比表面积，存在吸附量小、效率低、易饱和、易解吸、怕水等缺点，同时活性炭对甲醛和vocs的吸附效果也不是很理想，也没有杀菌效果。为此，申请号为cn201611265831.7的发明专利公开了一种复合空气净化剂，其是由组分ⅰ与组分ⅱ按1:1-8的重量比复配而成的；组分ⅰ包括非极性载体以及负载于该非极性载体上的活性组分a，非极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.1cm³/g；活性组分a为强碱、高锰酸盐或高铁酸盐；组分ⅱ包括极性载体以及负载于该极性载体上的活性组分b和促进剂c，极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.15cm³/g；活性组分b为高锰酸盐或高铁酸盐，促进剂c为银的可溶性盐、金的可溶性盐、铂的可溶性盐或钯的可溶性盐。该复合空气净化剂，对多种污染物均具有良好的净化效果和杀菌效果，但是经过其处理后的甲醛的cadr值为148.3m³/h，处理效果有待进一步提升。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可视复合空气净化剂，它能够有效清除空气中的甲醛、苯类、二氧化硫、二氧化氮和vocs，细菌等有害物质，具有吸附量大、高效率、不解吸，对有害气体和细菌清除效率高的特点，尤其对甲醛的吸附转化效率高；它能够将上述有害物质转变为无味无毒的物质，同时使可视复合空气净化剂有规则发生从红色到褐色的颜色变化，颜色变化程度与有害气体消除量成正比。

本发明的目的之二在于提供一种可视复合空气净化剂的制备方法。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种可视复合空气净化剂，其特征在于，包括重量比为1:0.1-10:0.1-10的组分ⅰ、组分ⅱ和组分ⅲ；其中，

所述组分ⅰ包括非极性载体以及负载于该非极性载体上的活性组分a，所述活性组分a为强碱、高锰酸盐或高铁酸盐；

所述组分ⅱ包括第一极性载体以及负载于该第一极性载体上的活性组分b和促进剂c，所述活性组分b为高锰酸盐或高铁酸盐，所述促进剂c为银、金、铂或钯的可溶性盐；

所述组分ⅲ包括第二极性载体以及负载于该第二极性载体上的活性组分d，所述活性组分d为乙烯脲或其衍生物。

进一步地，所述非极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.1cm³/g。

进一步地，所述非极性载体为活性炭或氧化硅；所述活性炭的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.2cm³/g；所述氧化硅的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.2cm³/g。

进一步地，所述第一极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.15cm³/g；所述第二极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.15cm³/g。

进一步地，所述第一极性载体和第二极性载体均为氧化铝。

进一步地，所述组分ⅰ、组分ⅱ和组分ⅲ的重量比为1:1:8。

一种可视复合空气净化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备组分ⅰ：取非极性载体，加入到含活性组分a的溶液中，经浸渍、过滤后，得到负载活性组分a的载体；将负载活性组分a的载体静置至无液体滴出，再经干燥、自然冷却后，得到组分ⅰ；

2)制备组分ⅱ：第一取极性载体，加入到含活性组分b和促进剂c的溶液r中，经浸渍、过滤后，得到负载活性组分b和促进剂c的载体；将负载活性组分b和促进剂c的载体静置至无液体滴出，经干燥、自然冷却后，得到组分ⅱ；

3)制备组分ⅲ：取第二极性载体，加入到含活性组分d的溶液中，经浸渍、过滤后，得到负载活性组分d的载体；将负载活性组分d的载体静置至无液体滴出，经干燥、自然冷却后，得到组分ⅲ；

4)复配：按配方的配比将组分ⅰ与组分ⅱ、组分ⅲ混合均匀，即得可视复合空气净化剂。

进一步地，在步骤1)中，所述非极性载体与含活性组分a的溶液的质量比小于1:3；在步骤2)中，所述第一极性载体与溶液r的质量比小于1:2，所述促进剂c的质量为第一极性载体质量的0.0001-0.001％；在步骤3)中，所述第二极性载体与含活性组分d的溶液的质量比小于1:2。

进一步地，在步骤1)、步骤2)和步骤3)中，所述活性组分a在含活性组分a的溶液中的质量分数为1-10％，所述活性组分b在溶液r中的质量分数为1-10％，所述促进剂c在溶液r中的质量分数为0.0001-0.001％，所述活性组分d在含活性组分d的溶液中的质量分数为1-20％。

进一步地，在步骤1)中，浸渍的时间为1-6小时，干燥的温度为50-150℃；在步骤2)中，浸渍的时间为1-10小时，干燥的温度为50-200℃；在步骤3)中，浸渍的时间为2-20小时，干燥的温度为50-150℃。

本发明的有益效果在于：

本发明的可视复合空气净化剂中，组分ⅰ中活性组分强碱是针对恶臭酸性气体硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和氯化氢等，活性组分高锰酸盐是指示剂，其与甲醛发生反应后颜色由红色变为褐色，起到消除甲醛并起到指示剂的作用。同时高锰酸盐有除菌功能。组分ⅱ的活性组分为高铁酸盐、高铁酸盐，同上所述高铁酸盐为甲醛消除剂和指示剂，高锰酸盐或高铁酸盐在催化剂上与甲醛发生氧化还原反应，发生反应的同时，负载于载体上的高锰酸盐由红色变为褐色。颜色越深表示反应更彻底。银、金和铂的可溶性盐主要针对苯和vocs等挥发性和比较稳定的污染物。组分ⅲ主要成分是乙烯脲或其衍生物，专门作为除甲醛的催化剂。其与甲醛发生聚合反应，反应速率快，转化甲醛的能力强，催化剂寿命延长。同时，通过优化各组分的用量，使得本发明的可视复合空气净化剂能够有效清除空气中的甲醛、苯类、二氧化硫、二氧化氮和vocs，细菌等有害物质，具有吸附量大、高效率、不解吸，对有害气体和细菌清除效率高的特点，尤其对甲醛的吸附转化效率高；它能够将上述有害物质转变为无味无毒的物质，同时使可视复合空气净化剂有规则发生从红色到褐色的颜色变化，颜色变化程度与有害气体消除量成正比。

附图说明

图1为本发明的实施例4的可视复合空气净化剂的使用前的显色示意图；

图2为a、b、c可视复合空气净化剂对甲醛的脱除效率结果对比图；

图3为c、d可视复合空气净化剂对甲醛的脱除效率结果对比图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种可视复合空气净化剂，包括重量比为1:0.1-10:0.1-10的组分ⅰ、组分ⅱ和组分ⅲ；其中，

所述组分ⅰ包括非极性载体以及负载于该非极性载体上的活性组分a，所述活性组分a为强碱、高锰酸盐或高铁酸盐；

所述组分ⅱ包括第一极性载体以及负载于该第一极性载体上的活性组分b和促进剂c，所述活性组分b为高锰酸盐或高铁酸盐，所述促进剂c为银、金、铂或钯的可溶性盐；

所述组分ⅲ包括第二极性载体以及负载于该第二极性载体上的活性组分d，所述活性组分d为乙烯脲或其衍生物。

作为进一步地实施方式，所述非极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.1cm³/g。

作为进一步地实施方式，所述非极性载体为活性炭或氧化硅；所述活性炭的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.2cm³/g；所述氧化硅的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.2cm³/g。

作为进一步地实施方式，所述第一极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.15cm³/g；所述第二极性载体的比表面积大于200m²/g，孔容大于0.15cm³/g。

作为进一步地实施方式，所述第一极性载体和第二极性载体均为氧化铝。

作为进一步地实施方式，所述组分ⅰ、组分ⅱ和组分ⅲ的重量比为1:1:8。

一种可视复合空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)制备组分ⅰ：取非极性载体，加入到含活性组分a的溶液中，经浸渍、过滤后，得到负载活性组分a的载体；将负载活性组分a的载体静置至无液体滴出，再经干燥、自然冷却后，得到组分ⅰ；

2)制备组分ⅱ：第一取极性载体，加入到含活性组分b和促进剂c的溶液r中，经浸渍、过滤后，得到负载活性组分b和促进剂c的载体；将负载活性组分b和促进剂c的载体静置至无液体滴出，经干燥、自然冷却后，得到组分ⅱ；

3)制备组分ⅲ：取第二极性载体，加入到含活性组分d的溶液中，经浸渍、过滤后，得到负载活性组分d的载体；将负载活性组分d的载体静置至无液体滴出，经干燥、自然冷却后，得到组分ⅲ；

4)复配：按配方的配比将组分ⅰ与组分ⅱ、组分ⅲ混合均匀，即得可视复合空气净化剂。

作为进一步地实施方式，在步骤1)中，所述非极性载体与含活性组分a的溶液的质量比小于1:3；在步骤2)中，所述第一极性载体与溶液r的质量比小于1:2，所述促进剂c的质量为第一极性载体质量的0.0001-0.001％；在步骤3)中，所述第二极性载体与含活性组分d的溶液的质量比小于1:2。

作为进一步地实施方式，在步骤1)、步骤2)和步骤3)中，所述活性组分a在含活性组分a的溶液中的质量分数为1-10％，所述活性组分b在溶液r中的质量分数为1-10％，所述促进剂c在溶液r中的质量分数为0.0001-0.001％，所述活性组分d在含活性组分d的溶液中的质量分数为1-20％。

作为进一步地实施方式，所述活性组分a在含活性组分a的溶液中的质量分数为2-8％，所述活性组分b在溶液r中的质量分数为2-8％，所述活性组分d在含活性组分d的溶液中的质量分数为4-16％。

作为进一步地实施方式，在步骤1)中，浸渍的时间为1-6小时，干燥的温度为50-150℃；在步骤2)中，浸渍的时间为1-10小时，干燥的温度为50-200℃；在步骤3)中，浸渍的时间为2-20小时，干燥的温度为50-150℃。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。

实施例1：

一种可视复合空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：

取5g氢氧化钾溶解于95g水中，得到溶液a，将100g直径2mm，比表面积300m²/g，孔容0.25cm³/g的活性炭载体放入该溶液a中，浸渍2.5h，过滤后，于85℃干燥，得到黑色的负载氢氧化钾的活性炭，记为组分ⅰ。

取4g高锰酸钾和0.001g硝酸银溶解于96g水中，得到溶液r，将100g直径2mm，比表面积250m²/g，孔容0.20cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍3.5h，过滤后，于55℃干燥，得到紫红色的负载高锰酸钾和硝酸银的氧化铝，记为组分ⅱ。

取4.5g乙烯脲溶于95.5g水中，得到溶液d，将100g，直径2mm，比表面积250m²/g，孔容0.20cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍4.5h，过滤后，于85℃干燥，得到白色的负载乙烯脲的氧化铝，记为组分ⅲ。

将组分ⅰ与组分ⅱ、组分ⅲ按质量比1:0.1:1，用物理方法混合均匀，即得到可视复合空气净化剂，记为a。

实施例2：

一种可视复合空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：

取10g高锰酸钾溶解于140g水中，得到溶液a，将100g直径1.5mm，比表面积500m²/g，孔容0.35cm³/g的活性炭载体放入该溶液a中，浸渍5.5h，过滤后，于135℃干燥，得到黑色的负载高锰酸钾的活性炭，记为组分ⅰ。

取4g高锰酸钾和0.0001g硝酸钯溶解于96g水中，得到溶液r，将100g直径2mm，比表面积300m²/g，孔容0.20cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍5.5h，过滤后，于110℃干燥，得到紫红色的负载高锰酸钾和硝酸钯的氧化铝，记为组分ⅱ。

取15g乙烯脲溶于135g水中，得到溶液d，将100g，直径2mm，比表面积300m2/g，孔容0.20cm3/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍15h，过滤后，于85℃干燥，得到白色的负载乙烯脲的氧化铝，记为组分ⅲ。

将组分ⅰ与组分ⅱ、组分ⅲ按质量比1:2:4，用物理方法混合均匀，即得到可视复合空气净化剂，记为b。

实施例3：

一种可视复合空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：

取10g高铁酸钾溶解于110g水中，得到溶液a，将100g直径2.5mm，比表面积300m²/g，孔容0.35cm³/g的氧化硅载体放入该溶液a中，浸渍6h，过滤后，于90℃干燥，得到紫红色的负载高铁酸钾的氧化硅，记为组分ⅰ。

取5g高锰酸钾和0.0005g硝酸银溶解于60g水中，得到溶液r，将100g直径3mm，比表面积400m²/g，孔容0.25cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍6h，过滤后，于60℃干燥，得到紫红色的负载高锰酸钾和硝酸银的氧化铝，记为组分ⅱ。

取15g乙烯脲溶于85g水中，得到溶液d，将100g，直径3mm，比表面积400m²/g，孔容0.25cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍12h，过滤后，于100℃干燥，得到白色的负载乙烯脲的氧化铝，记为组分ⅲ。

将组分ⅰ与组分ⅱ、组分ⅲ按质量比1:4:1，用物理方法混合均匀，即得到可视复合空气净化剂，记为c。

实施例4：

一种可视复合空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：

取8g高锰酸钾溶解于142g水中，得到溶液a，将100g直径2mm，比表面积800m²/g，孔容0.35cm³/g的活性炭载体放入该溶液a中，浸渍6h，过滤后，于105℃干燥，得到黑色的负载高锰酸钾的活性炭，记为组分ⅰ。

取8g高锰酸钾和0.0002g硝酸银溶解于92g水中，得到溶液r，将100g直径2mm，比表面积350m²/g，孔容0.25cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍6h，过滤后，于105℃干燥，得到紫红色的负载高锰酸钾和硝酸银的氧化铝，记为组分ⅱ。

取16g乙烯脲溶于134g水中，得到溶液d，将100g，直径2mm，比表面积250m²/g，孔容0.20cm³/g的氧化铝载体放入该溶液r中，浸渍12h，过滤后，于100℃干燥，得到白色的负载乙烯脲的氧化铝，记为组分ⅲ。

将组分ⅰ与组分ⅱ、组分ⅲ按质量比1:1:8，用物理方法混合均匀，即得到可视复合空气净化剂，记为d。

性能检测与效果评价

参照图1，图1为本发明的可视复合空气净化剂的使用前的显色示意图，图中组分ⅰ指示为黑色，组分ⅱ指示为紫红色，组分ⅲ指示为白色。

取a、b、c、d四种可视复合空气净化剂各100g，放入固定床反应器中，空速150000h^-1，通入浓度为2mg/m³的甲醛气体，检测净化剂对甲醛的脱除效率，所得结果如图2、3所示；结果表明，除甲醛效果d＞c＞b＞a，其中，d的除甲醛持续效果是c的15倍以上，d的除甲醛持续效果更是a的80倍以上，为最佳实施例。

参照图3，d的曲线终点时，每克d动态吸附甲醛35mg。

另外，清除过程可视复合空气净化剂都发生了从紫红色到褐色的变化过程，且变化痕迹(程度)与有害气体消除量成正比，d的曲线终点时，d约有90％的紫红色变成了褐色，因此根据净化剂中颜色发生变化的量，可以直观的看出污染物的吸附量以及估算净化剂的使用寿命，使用起来十分方便。

将可视复合空气净化剂d制作成空气净化器滤芯，装入空气净化器内对甲醛、甲苯、二氧化硫、二氧化氮、除菌等进行测试，结果表明，按照gb/t18801-2008的测试方法，甲醛cadr值303.5m³/h，甲苯cadr值189.8m³/h；60min二氧化硫清除效率大于99.8％，60min二氧化氮清除效率＞99.6％；tvoc的cadr值为38.5m³/h，白色葡萄球菌和金色葡萄球菌的除菌效率99.95％，处理效果远优于典型的商用活性炭滤芯。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。