一種水泥基空氣催化凈化片及其制備方法和空氣凈化器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥基空氣催化凈化片及其制備方法和空氣凈化器。其組成按重量份數(shù)計為：氧化鎂、質量濃度為17～40％的氯化鎂水溶液、以發(fā)泡劑和蒸餾水制備的泡沫、纖維網(wǎng)格布、活性TiO2，使用時用紫外燈照射。將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻得到溶液A；將氧化鎂、溶液A加入攪拌機內(nèi)混合均勻，加入泡沫繼續(xù)攪拌混合均勻得到漿體B；漿體B均勻涂抹于纖維網(wǎng)上，在溫度25±5℃、濕度40±10％條件下養(yǎng)護48h脫模得到硬化漿體，105±5℃下烘干得到水泥基空氣催化凈化片。本發(fā)明設計的凈化器可將污染氣體經(jīng)過濾、預吸附、催化降解三個步驟后徹底分解而最終凈化，且沒有二次污染。
【專利說明】一種水泥基空氣催化凈化片及其制備方法和空氣凈化器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能混凝土【技術領域】，具體涉及一種水泥基空氣催化凈化片及其制備方法和空氣凈化器。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發(fā)展，人們的生活在越來越便利的同時，在室內(nèi)辦公、學習、生活的時間也隨之延長。據(jù)統(tǒng)計，人們在室內(nèi)度過的時間在80%以上。但室內(nèi)的空氣狀況卻不容樂觀，來自建筑材料或者裝修材料的有害氣體是室外空氣污染的幾倍，甚至于幾十倍。加之我國近年購房和室內(nèi)裝修熱潮高漲，但對室內(nèi)有害氣體限制標準和法規(guī)尚未完善，造成眾多家庭室內(nèi)空氣污染嚴重。這嚴重危害了人們的身體健康，同時又造成巨大的經(jīng)濟損失。
[0003]為緩解室內(nèi)或車內(nèi)的空氣污染狀況，人們開始研究各種類型的空氣凈化器。目前市面上的空氣凈化器多是用吸附的方式來處理污染氣體，盡管這種處理方式初期見效快，但并沒有將污染氣體徹底除去，如果溫度等外界條件波動，仍存在污染氣體脫吸附的可能，即造成二次污染而帶來安全隱患。在使用一定時間后，吸附介質會飽和，從而大大影響凈化效率。此外，采用物理吸附方法制備空氣凈化器要想取得較好的效果會大大增加成本，不利于空氣凈化器的普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種避免吸附型空氣凈化器中污染氣體脫吸附造成二次污染的空氣催化凈化片及其制備方法，另外還提供了利用此空氣催化凈化片的空氣凈化器。
[0005]為達到上述目的，采用技術方案如下:
[0006]一種水泥基空氣催化凈化片，其組成按重量份數(shù)計為:
[0007]氧化鎂100份、質量濃度為17?40%的氯化鎂水溶液55?210份、以發(fā)泡劑和蒸餾水制備的泡沫10?80份、纖維網(wǎng)格布0.1?5份、活性TiO20.1?5份，使用時用紫外燈照射。
[0008]按上述方案，所述水泥基空氣催化凈化片還包括摻合料，所述摻和料為玻璃纖維或活性炭顆粒。
[0009]所述的發(fā)泡劑為蛋白質類發(fā)泡劑或表面活性劑類發(fā)泡劑。
[0010]上述水泥基空氣催化凈化片的制備方法，包括以下步驟:
[0011]I)將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻得到溶液A ；
[0012]2)將氧化鎂、溶液A加入攪拌機內(nèi)混合均勻，加入泡沫繼續(xù)攪拌混合均勻得到漿體B ;
[0013]3)漿體B均勻涂抹于纖維網(wǎng)上，在溫度25±5°C、濕度40±10%條件下養(yǎng)護48h脫模得到硬化漿體，105±5°C下烘干得到水泥基空氣催化凈化片。
[0014]按上述方案，所述水泥基空氣催化凈化片的制備方法，所述溶液A中還可不加入TiO2，而將TiO2制成乙醇分散液，噴涂在步驟3)脫模后的硬化漿體上。[0015]按上述方案，還包括在步驟3)中使用多層的纖維網(wǎng)制備成多層的水泥基空氣催化凈化片。
[0016]利用上述水泥基空氣催化凈化片的空氣凈化器，由空氣預過濾區(qū)、催化降解區(qū)、送風區(qū)三個功能區(qū)組成；
[0017]其中，所述的空氣預過濾區(qū)從外到內(nèi)依次為粗過濾層、活性炭層、HEPA層；所述的催化降解區(qū)由卡槽板固定的多個水泥基空氣催化凈化片以及紫光燈組成；所述的送風區(qū)與催化降解區(qū)由防二次污染層隔開。
[0018]利用光催化降解技術的方法凈化空氣有其獨特優(yōu)勢，如反應條件溫和、反應速率快、降解徹底等。化學降解無物理吸附凈化方式的污染物濃度反彈、飽和致失效的固有缺陷。本專利采用水泥基材料作為載體，表面負載二氧化鈦作為光催化劑，加之合理設計充分發(fā)揮化學降解的優(yōu)勢，能有效的達到凈化室內(nèi)或車內(nèi)空氣的效果。
[0019]本發(fā)明有益效果在于:
[0020](I)本發(fā)明設計的凈化器可將污染氣體經(jīng)過濾、預吸附、催化降解三個步驟后徹底分解而最終凈化，且沒有二次污染。具有凈化效率高、安全無害、高環(huán)境適應性等優(yōu)點，在一定程度上可有效緩解目前室內(nèi)空氣污染的危害。
[0021](2)本發(fā)明中水泥基空氣催化凈化片為負載型水泥基光催化片。其采用氯氧鎂泡沫水泥做負載基體，此基體具有高比表面積、高透光性及良好的吸附性，且強度較高，負載光催化劑后可更大程度上發(fā)揮催化劑的光催化作用，從而使得其可實現(xiàn)高效凈化。
[0022](3)本發(fā)明所采用的成型光催化片的方法具有簡單易操作、催化高效的優(yōu)點，將制備好的水泥漿體均勻涂抹在自制模具上，可充分發(fā)揮鎂泡沫水泥高透光率、高比表面積的優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:利用本發(fā)明水泥基空氣催化凈化片的空氣凈化器示意圖。
[0024]其中，1-卡槽板；2_催化降解區(qū)；3_送風區(qū)；4_空氣預過濾區(qū)；5_水泥基空氣催化凈化片；6_防二次污染層；7_紫光燈架；8_電源；9_開關；10_活性炭層；11_粗過濾層。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明不局限于以下實施例，凡是與本發(fā)明所闡述的原理和新穎特點相一致的都屬于本發(fā)明范圍內(nèi)。
[0026]本發(fā)明水泥基空氣催化凈化片，其組成按重量份數(shù)計為:
[0027]氧化鎂100份、質量濃度為17?40%的氯化鎂水溶液55?210份、以發(fā)泡劑和蒸餾水制備的泡沫10?80份、纖維網(wǎng)格布0.1?5份、活性TiO20.1?5份，使用時用紫外燈照射。
[0028]優(yōu)化地，還可以加入玻璃纖維或活性炭顆粒作為摻合料。
[0029]所述的發(fā)泡劑為蛋白質類發(fā)泡劑或表面活性劑類發(fā)泡劑。
[0030]其制備過程如下:
[0031]I)將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻得到溶液A ；
[0032]2)將氧化鎂、溶液A加入攪拌機內(nèi)混合均勻，加入泡沫繼續(xù)攪拌混合均勻得到漿體B ;
[0033]3)漿體B均勻涂抹于纖維網(wǎng)上，在溫度25±5°C、濕度40±10%條件下養(yǎng)護48h脫模得到硬化漿體，105±5°C下烘干得到水泥基空氣催化凈化片。采用氯氧鎂泡沫水泥做負載基體，此基體具有高比表面積、高透光性及良好的吸附性，且強度較高，負載光催化劑后可更大程度上發(fā)揮催化劑的光催化作用，從而使得其可實現(xiàn)高效凈化。
[0034]另外地，制備過程中也可以在溶液A中不加入TiO2，而將TiO2制成乙醇分散液，噴涂在步驟3)脫模后的硬化漿體上，然后再烘干完成制備過程。
[0035]另外制備過程中還可以使用多層的纖維網(wǎng)，漿體B均勻涂抹于纖維網(wǎng)上，制備成多層的水泥基空氣催化凈化片。
[0036]參照附圖1所示，利用上述水泥基空氣催化凈化片的空氣凈化器，由空氣預過濾區(qū)4、催化降解區(qū)2、送風區(qū)3三個功能區(qū)組成；
[0037]其中，所述的空氣預過濾區(qū)4從外到內(nèi)依次為粗過濾層11、活性炭層10、HEPA層(預過濾層HEPA起到吸附顆粒污染物的作用)；所述的催化降解區(qū)2由卡槽板I固定的多個水泥基空氣催化凈化片5以及紫光燈7組成；所述的送風區(qū)3與催化降解區(qū)2由防二次污染層6隔開，防止可能的微量TiO2顆?；蛭廴練怏w吹出導致二次污染，其用料為HEPA層。
[0038]實施例1
[0039]準備成型模具I套，包括兩塊中間鏤空的玻璃板、5份網(wǎng)格大小為IOmmX IOmm且裁剪為200mmX200mm的纖維網(wǎng)格布、一塊涂料玻璃板；準備活性為60%的輕燒氧化鎂IOOg ；配制質量濃度34.5%的氯化鎂溶液136.2g ;活性二氧化鈦0.1g ;玻璃纖維3g ;發(fā)泡劑和蒸餾水。
[0040]將3mL發(fā)泡劑加蒸懼水稀釋至50mL,在2000r/min發(fā)泡機下攪拌10?15min,制得泡沫，備用；利用超聲分散將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻,記為A ;將輕燒氧化鎂、A溶液加入攪拌機內(nèi)混合3?5min ;再加入472ml泡沫,攪拌3?5min,使衆(zhòng)體混合均勻,將配制的鎂水泥漿體均勻涂抹到模具的纖維網(wǎng)上，在涂抹漿體之上繼續(xù)施加纖維網(wǎng)并涂抹水泥漿體直至制備含5層纖維網(wǎng)的凈化片。在溫度25±5°C，濕度40 ±10%條件下合理養(yǎng)護48小時脫模，然后在光催化片中間留出供紫外燈通過的孔，再用兩個鏤空玻璃板夾住纖維網(wǎng)上的光催化片置于凈化器卡槽內(nèi)。采用的成型光催化片的方法具有簡單易操作、催化高效的優(yōu)點，將制備好的水泥漿體均勻涂抹在自制模具上，可充分發(fā)揮鎂泡沫水泥高透光率、高比表面積的優(yōu)勢。
[0041]按照各功能區(qū)構造組裝好凈化器，將凈化器置于Im3的測試箱中，以氣相色譜儀(GC2020)為測試設備，在溫度為20±3°C，濕度為40±5%，初始濃度為90mg/m3的苯測試氣體測試凈化效率。結果表明，3h除苯率為15%。
[0042]實施例2
[0043]準備成型模具4套，每套包括兩塊中間鏤空的玻璃板、3份網(wǎng)格大小為5mmX5mm且裁剪為200mmX 200mm的纖維網(wǎng)格布、一塊涂料玻璃板；準備活性為60%的輕燒氧化鎂IOOg ;配制質量濃度27.38%的氯化鎂溶液102.8g ;活性二氧化鈦5g ;玻璃纖維Ig ;發(fā)泡劑和蒸餾水。
[0044]將3mL發(fā)泡劑加蒸懼水稀釋至50mL,在2000r/min發(fā)泡機下攪拌10?15min,制得泡沫，備用；利用超聲分散將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻,記為A ;將輕燒氧化鎂、A溶液加入攪拌機內(nèi)混合3?5min ;再加入406ml泡沫,攪拌3?5min,使衆(zhòng)體混合均勻,將配制的鎂水泥漿體均勻涂抹到模具的纖維網(wǎng)上，在涂抹漿體之上繼續(xù)施加纖維網(wǎng)并涂抹水泥漿體直至制備含3層纖維網(wǎng)的凈化片。重復上述過程，制得4片凈化片。在溫度25±5°C，濕度40±10%條件下合理養(yǎng)護48小時脫模，然后在光催化片中間留出供紫外燈通過的孔，再用兩個鏤空玻璃板夾住纖維網(wǎng)上的光催化片置于凈化器卡槽內(nèi)。
[0045]按照各功能區(qū)構造組裝好凈化器，該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為49%。
[0046]實施例3
[0047]準備成型模具10套，每套包括兩塊中間鏤空的玻璃板、I份網(wǎng)格大小為3mmX3mm且裁剪為200mmX 200mm的纖維網(wǎng)格布、一塊涂料玻璃板；準備活性為60%的輕燒氧化鎂IOOg ;配制質量濃度22.67%的氯化鎂溶液2IOg ;活性二氧化鈦2g ;發(fā)泡劑和蒸餾水。
[0048]將3mL發(fā)泡劑加蒸懼水稀釋至50mL,在2000r/min發(fā)泡機下攪拌10?15min,制得泡沫，備用；利用超聲分散將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻,記為A ;將輕燒氧化鎂、A溶液加入攪拌機內(nèi)混合3?5min ;再加入616ml泡沫,攪拌3?5min,使衆(zhòng)體混合均勻,將配制的鎂水泥漿體均勻涂抹到模具的纖維網(wǎng)上。重復上述過程，制得10片凈化片。在溫度25±5°C，濕度40±10%條件下合理養(yǎng)護48小時脫模，然后在光催化片中間留出供紫外燈通過的孔，再用兩個鏤空玻璃板夾住纖維網(wǎng)上的光催化片置于凈化器卡槽內(nèi)。
[0049]按照各功能區(qū)構造組裝好凈化器，該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為51%。
[0050]實施例4
[0051]準備成型模具I套，包括兩塊中間鏤空的玻璃板、5份網(wǎng)格大小為IOmmX IOmm且裁剪為200mmX200mm的纖維網(wǎng)格布、一塊涂料玻璃板；準備活性為60%的輕燒氧化鎂IOOg ；配制質量濃度34.5%的氯化鎂溶液136.2g ;活性二氧化鈦2g ;玻璃纖維3g ;發(fā)泡劑和蒸餾水。
[0052]將3mL發(fā)泡劑加蒸懼水稀釋至50mL,在2000r/min發(fā)泡機下攪拌10?15min,制得泡沫，備用；利用超聲分散將TiO2在無水乙醇中分散均勻，記為B，制得0.01 %的Ti02溶液，取IOOml于噴霧器中，備用；將輕燒氧化鎂、氯化鎂溶液、摻合料加入攪拌機內(nèi)混合3?5min ;再加入472ml泡沫,攪拌3?5min,使衆(zhòng)體混合均勻，記為C,備用；將配制的鎂水泥衆(zhòng)體均勻涂抹到模具的纖維網(wǎng)上，在涂抹漿體之上繼續(xù)施加纖維網(wǎng)并涂抹水泥漿體直至制備含5層纖維網(wǎng)的凈化片。在溫度25±5°C，濕度40±10%條件下合理養(yǎng)護48小時脫模后，將B噴涂在硬化漿體表面，噴涂次數(shù)為5次，在105±5°C下烘干，然后在光催化片中間留出供紫外燈通過的孔，再用兩個鏤空玻璃板夾住纖維網(wǎng)上的光催化片置于凈化器卡槽內(nèi)。
[0053]按照各功能區(qū)構造組裝好凈化器，該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為30%。
[0054]實施例5
[0055]準備成型模具4套，每套包括兩塊中間鏤空的玻璃板、3份網(wǎng)格大小為5mmX5mm且裁剪為200mmX 200mm的纖維網(wǎng)格布、一塊涂料玻璃板；準備活性為60%的輕燒氧化鎂IOOg ;配制質量濃度27.38%的氯化鎂溶液102.8g ;活性二氧化鈦2g ;玻璃纖維Ig ;無水乙醇、發(fā)泡劑和蒸餾水。[0056]將3mL發(fā)泡劑加蒸餾水稀釋至50mL，在2000r/min發(fā)泡機下攪拌10?15min，制得泡沫，備用；利用超聲分散將TiO2在無水乙醇中分散均勻，記為B，制得5%的Ti02溶液，取IOOml于噴霧器中，備用；將輕燒氧化鎂、氯化鎂溶液、摻合料加入攪拌機內(nèi)混合3?5min ；再加入406ml泡沫,攪拌3?5min,使衆(zhòng)體混合均勻，記為C,備用；將配制的鎂水泥衆(zhòng)體均勻涂抹到模具的纖維網(wǎng)上，在涂抹漿體之上繼續(xù)施加纖維網(wǎng)并涂抹水泥漿體直至制備含3層纖維網(wǎng)的凈化片。重復上述過程，制得4片凈化片。在溫度25±5°C，濕度40±10%條件下合理養(yǎng)護48小時脫模后，將B噴涂在硬化漿體表面，噴涂次數(shù)為25次，在105±5°C下烘干，然后在光催化片中間留出供紫外燈通過的孔，再用兩個鏤空玻璃板夾住纖維網(wǎng)上的光催化片置于凈化器卡槽內(nèi)。
[0057]按照各功能區(qū)構造組裝好凈化器，該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為66%。
[0058]實施例6
[0059]準備成型模具10套，每套包括兩塊中間鏤空的玻璃板、I份網(wǎng)格大小為3mmX3mm且裁剪為200mmX 200mm的纖維網(wǎng)格布、一塊涂料玻璃板；準備活性為60%的輕燒氧化鎂IOOg ;配制質量濃度22.67%的氯化鎂溶液210g ;活性二氧化鈦2g ;無水乙醇、發(fā)泡劑和蒸餾水。
[0060]將3mL發(fā)泡劑加蒸懼水稀釋至50mL,在2000r/min發(fā)泡機下攪拌10?15min,制得泡沫，備用；利用超聲分散將TiO2在無水乙醇中分散均勻，記為B，制得2%的Ti02溶液，取IOOml于噴霧器中，備用；將輕燒氧化鎂、氯化鎂溶液、摻合料加入攪拌機內(nèi)混合3?5min ;再加入616ml泡沫,攪拌3?5min,使衆(zhòng)體混合均勻，記為C,備用；將配制的鎂水泥漿體均勻涂抹到模具的纖維網(wǎng)上。重復上述過程，制得10片凈化片。在溫度25±5°C，濕度40±10%條件下合理養(yǎng)護48小時脫模后，將B噴涂在硬化漿體表面，噴涂次數(shù)為10次，在105±5°C下烘干，然后在光催化片中間留出供紫外燈通過的孔，再用兩個鏤空玻璃板夾住纖維網(wǎng)上的光催化片置于凈化器卡槽內(nèi)。
[0061]按照各功能區(qū)構造組裝好凈化器，該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為73%。
[0062]實施例7
[0063]與實施例1基本相同，不同之處在于:將質量濃度34.5%的氯化鎂溶液136.2g替換為質量濃度34.5%的氯化鎂溶液55g，并且將泡沫從472ml減少到150ml。
[0064]該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為13%。
[0065]實施例8
[0066]與實施例2基本相同，不同之處在于:將質量濃度27.38%的氯化鎂溶液102.8g替換為質量濃度22.67%的氯化鎂溶液210g，并且將泡沫從406ml增加到1000ml。
[0067]該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為54%。
[0068]實施例9
[0069]與實施例2基本相同，不同之處在于:將Ig玻璃纖維替換為IOg活性炭顆粒。
[0070]該凈化室內(nèi)空氣設備的性能評價方法同實施例1，結果表明，3h除苯率為55%。
【權利要求】
1.一種水泥基空氣催化凈化片，其特征在于組成按重量份數(shù)計為: 氧化鎂100份、質量濃度為17?40%的氯化鎂水溶液55?210份、以發(fā)泡劑和蒸餾水制備的泡沫10?80份、纖維網(wǎng)格布0.1?5份、活性TiO20.1?5份，使用時用紫外燈照射。
2.如權利要求1所述的水泥基空氣催化凈化片，其特征在于所述水泥基空氣催化凈化片還包括摻合料，所述摻和料為玻璃纖維或活性炭顆粒。
3.如權利要求1所述的水泥基空氣催化凈化片，其特征在于所述的發(fā)泡劑為蛋白質類發(fā)泡劑或表面活性劑類發(fā)泡劑。
4.權利要求1所述的水泥基空氣催化凈化片的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將TiO2在氯化鎂溶液中分散均勻得到溶液A； 2)將氧化鎂、溶液A加入攪拌機內(nèi)混合均勻，加入泡沫繼續(xù)攪拌混合均勻得到漿體B; 3)漿體B均勻涂抹于纖維網(wǎng)上，在溫度25± 5°C、濕度40 ± 10 %條件下養(yǎng)護48h脫模得到硬化漿體，105±5°C下烘干得到水泥基空氣催化凈化片。
5.如權利要求4所述的水泥基空氣催化凈化片的制備方法，其特征在于所述溶液A中不加入TiO2,而將TiO2制成乙醇分散液，噴涂在步驟3)脫模后的硬化漿體上。
6.如權利要求4或5所述的水泥基空氣催化凈化片的制備方法，其特征在于還包括在步驟3)中使用多層的纖維網(wǎng)制備成多層的水泥基空氣催化凈化片。
7.一種利用權利要求1所述水泥基空氣催化凈化片的空氣凈化器，由空氣預過濾區(qū)、催化降解區(qū)、送風區(qū)三個功能區(qū)組成； 其中，所述的空氣預過濾區(qū)從外到內(nèi)依次為粗過濾層、活性炭層、HEPA層；所述的催化降解區(qū)由卡槽板固定的多個水泥基空氣催化凈化片以及紫光燈組成；所述的送風區(qū)與催化降解區(qū)由防二次污染層隔開。
【文檔編號】B01D46/00GK103977824SQ201410216971
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日:2014年5月20日
【發(fā)明者】王發(fā)洲, 孫國鑫, 楊露, 胡曙光, 丁慶軍 申請人:武漢理工大學