藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)及其制備方法與應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)及其制備方 法與應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 2015年8月13日，美國科學家羅伯特?羅德發(fā)表的一項研究報告顯示，中國的空氣 污染平均每天會導致4000人死亡，占中國總死亡人數(shù)的17%。2014年中國建筑裝飾協(xié)會發(fā) 布《家居環(huán)境和室內(nèi)裝飾報告》顯示，甲醛平均超標率為70 %~80%，檢測最高值超國家標 準4.2倍。在室內(nèi)可檢測到的污染物達300多種，其中致癌物質(zhì)20多種，因各種室內(nèi)建筑裝飾 材料及家居持續(xù)潛在有害污染源的緩慢釋放，室內(nèi)空氣污染程度高出室外5至10倍。現(xiàn)有針 對室內(nèi)污染的主要解決技術(shù)有活性炭、空氣凈化器、光觸媒。其中，活性炭以物理吸附為主， 存在問題是吸附飽和后易將吸附的有害氣體釋放出來形成二次污染，對人體造成傷害;至 于空氣凈化器，濾網(wǎng)式以空氣循環(huán)過濾吸附，對有害氣體分子無凈化能力，而且濾網(wǎng)要定期 更換，離子式凈化器因強電場電暈容易產(chǎn)生臭氧濃度超標引起副作用;光觸媒以液體噴涂 于污染釋放面，通過光照與液體表面甲醛發(fā)生反應消除甲醛，對家具有一定的腐蝕作用，且 凈化效果根據(jù)光照、通風條件變化，難以將空氣中游離的有害氣體分子捕獲，時效性較短。
[0003] 光催化技術(shù)是利用紫外光輻照以Ti02為代表的光催化劑材料，通過光電子躍迀， 形成具有極強氧化能力的羥基自由基，降解空氣中的有機污染物。在日本光催化或光觸媒 市場每年達到2000多億元，并每年以10%以上速度增長，在中國每年有100億元的市場容 量，2010年統(tǒng)計以平均每年13%的增長速度發(fā)展，預計10年后國內(nèi)市場規(guī)模將達到數(shù)百億 元。如此有潛力的市場，正依托于其具有有害氣體分解、抗菌防霉、防污等生態(tài)功能。在公知 技術(shù)中，0吧020475551]、0吧020459371]，0呢024630291]、0呢763394￥、0附896438厶主要集中于 人造砂巖板、鋁塑復合板、彩鋼板、復合地板光觸媒涂覆及涂層或浸漬應用技術(shù)； CN101952116A、CN101024170A主要集中對于高溫熔融工藝的陶瓷、玻璃以高溫溶膠法結(jié)合 光催化技術(shù)，使其產(chǎn)品具有凈化、抗菌、防污作用;近年來，其發(fā)展的方向之一是通過改性使 其能夠直接利用太陽光等可見光進行激發(fā)，產(chǎn)生凈化能力。CN1583252A公開了一種可見光 響應光催化型Ti02光觸媒室內(nèi)空氣凈化劑的制備方法，在充分保證Ti02光催化活性的條件 下對其進行改性，改性后的Ti02在室內(nèi)光線下具有活性。
[0004] 將生態(tài)環(huán)境材料與光催化材料進行復合解決室內(nèi)空氣污染是近年來的研究重點。 ZL200310112788.7 "超細活化復合吸附型室內(nèi)空氣凈化劑"公開了將經(jīng)過活化處理和超細 加工后的凹凸棒石粘土和沸石按適當配比混合均勻，進行組合造粒并烘干，再與顆粒狀活 性炭按一定的比例混合，得到"超細活化吸附型室內(nèi)空氣凈化劑"。CN101780288A "含有納米 礦物質(zhì)的復合空氣凈化劑及其制備方法"公開了一種由天然礦物、分子篩、光催化劑、改性 劑、發(fā)泡劑以及表面活性劑組成，經(jīng)提純、改性、活化、一次干燥、一次造粒、二次干燥、二次 造粒、三次干燥、焙燒制備得到復合空氣凈化劑。
[0005] 現(xiàn)有光催化空氣凈化介質(zhì)的載體多為活性炭類、天然吸附黏土類常規(guī)吸附材料， 其吸附-脫附通道數(shù)量級比較低，如活性炭的吸附-脫附通道數(shù)量級比為1.67,易發(fā)生脫附 產(chǎn)生二次污染。且制備過程中需進行高溫煅燒，工藝較苛刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種吸附-脫附通道數(shù)量級比高、空氣凈化效果好的藻鈣 礦物空氣凈化介質(zhì)，以及該藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備方法與應用。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)，主要由如下重量份的 原料制備而成:42~48.44份藻類礦物粉體、4.2~9.8份鈣質(zhì)粉體、0.8~1.2份催化粉體、 2.4~3.0份礦物改性劑、36~48份液相介質(zhì)和1.5~1.8份光觸媒。上述原料可經(jīng)過預攪拌、 致孔造粒、拋光氧化、一次干燥、光觸媒表面處理、二次干燥(不限于這些步驟)制成顆粒狀 藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)，應用適當?shù)呐涮讘媒M件可制成具有凈味、除臭、除味、除醛或抗 菌防霉功能的空氣凈化裝置。
[0008]優(yōu)選地，在上述藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料中，藻類礦物粉體是娃藻土或 海藻土中的一種或兩種，細度在180~800目。進一步優(yōu)選精制原土，充分保留藻類礦物獨特 的表面微孔結(jié)構(gòu)。
[0009] 優(yōu)選地，在上述藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料中，鈣質(zhì)粉體為具有水硬膠凝 特性的含鈣無機類基體，細度在120~300目。進一步優(yōu)選為半水硫酸鈣、硅酸鈣的一種或兩 種。
[0010] 優(yōu)選地，在上述藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料中，催化粉體為鈣鈦礦粉和/或 稀土金屬氧化物，其中，所述稀土金屬氧化物優(yōu)選為LaNi〇3納米粉體。
[0011] 優(yōu)選地，在上述藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料中，礦物改性劑由電氣石粉、海 泡石粉、凹凸棒土、沸石粉、蛭石粉中的一種或多種組成。
[0012] 優(yōu)選地，在上述的藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料中，液相介質(zhì)按重量百分比 由97~100%的清水、0~1.5%的十二烷基硫酸鈉、0~1.5%的碳酸氫鈉復配而成。
[0013] 優(yōu)選地，在上述的藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料中，光觸媒由富含水溶性納 米Ti02粉或納米Ti02涂液(料）中的一種或兩種組成；優(yōu)選為摻雜型納米Ti02粉，如Ti0 2/ Si02、Ti02/Fe3+、Ti02/稀土 (摻雜成分分別為Si02、Fe3+和稀土）中的一種或多種。
[00?4]優(yōu)選地，上述的藻|丐礦物空氣凈化介質(zhì)的制備原料以重量份計為:娃藻精土 45份、 半水硫酸鈣5份、鈣鈦礦粉1.0份、電氣石粉1.4份、海泡石粉1.4份、液態(tài)介質(zhì)44.6份、光觸媒 1.6份，所述液態(tài)介質(zhì)按清水:十二烷基硫酸鈉:碳酸氫鈉=97:1.5:1.5復配而得。
[0015] 本發(fā)明同時提供了前述藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的一種制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)原材料預攪拌:將藻類礦物粉體、鈣質(zhì)粉體、礦物改性劑精確計量，借助粉料攪 拌機攪拌均勻后送入粉體混合料罐中待用；
[0017] (2)致孔造粒:借助發(fā)泡機控制液相介質(zhì)呈連續(xù)泡沫噴霧狀，同時連續(xù)穩(wěn)定供粉體 混合料，借助造粒機造粒，形成致孔圓形顆粒；
[0018] (3)拋光氧化:將造粒顆粒直接送入拋光機拋光，在拋光過程中借助振動篩將催化 粉體連續(xù)均勻加入，獲得外層均勻涂覆有催化粉體的光滑顆粒；
[0019] (4)-次干燥:采用自然風干方式和/或烘干方式，僅采用自然風干時的風干時間 為3~7天，或僅采用烘干時的烘干溫度為35~55°C、干燥時間為6~8小時；
[0020] (5)光觸媒表面處理:將光觸媒按比例噴涂到顆粒表面；
[0021 ] (6)二次干燥:采用自然風干方式和/或烘干方式，至含水率< 3.5 %，采用烘干方 式時的烘干溫度<75°C。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種空氣凈化裝置，包括空氣凈化介質(zhì)和用于承載空氣凈化介質(zhì) 的配套應用組件，所述空氣凈化介質(zhì)采用前述藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)，所述配套應用組件 以可視化的透明網(wǎng)袋為內(nèi)包，以可系口棉麻袋、鏤空(鏤花)盒、手工藝編制簍或過濾網(wǎng)的一 種或多種進行組合。
[0023] 本發(fā)明是以藻類礦物粉體、鈣質(zhì)粉體為主基體，鑒于其基本屬性和結(jié)構(gòu)特點，都天 然具有很強的吸附能力。同時，一方面在技術(shù)配方及工藝上拋棄單一的黏土粘合成型及高 溫燒結(jié)增強技術(shù)，借助鈣質(zhì)粉體在液相介質(zhì)下實現(xiàn)快速水化，由此借助普通造粒機即可滿 足載體成型及物理強度，充分保留和發(fā)揮了相應的微孔結(jié)構(gòu)特性。另一方面，在液相介質(zhì)中 引入發(fā)泡劑、借助發(fā)泡機實現(xiàn)物理發(fā)泡致孔，豐富和提高了載體的孔結(jié)構(gòu)大小和分布;在拋 光過程中，引入氧化粉體，利用其介質(zhì)載體自軀體氧化性，再協(xié)同光催化氧化，使其持續(xù)具 有凈味、除臭、除味、空氣凈化、除醛、抗菌防霉的凈化效果。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0025]本發(fā)明提供的藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的吸附-脫附通道數(shù)量級比顯著高于常規(guī)吸 附材料如活性炭的吸附-脫附通道數(shù)量級比，吸附良好，脫附低。同時，藻鈣晶體表面改性為 極性，與極性分子發(fā)生反應的概率提高，吸附分解勢能差明顯。
[0026] 藻鈣晶體內(nèi)微孔、氧化極性、表面的光催化形成內(nèi)外連續(xù)相，持續(xù)催化氧化形成· 0H(氫氧自由基），· 02_(過氧自由基），可破壞有機物、有害氣體中的C一C鍵、C一Η鍵、C一N 鍵、C一0鍵、0-Η鍵、Ν-Η鍵，而表現(xiàn)出物理吸附與化學分解的協(xié)同作用。
[0027] 借助鈣質(zhì)粉體在液相介質(zhì)下可實現(xiàn)快速水化，由此可借助普通造粒機即可滿足載 體成型及物理強度要求，充分保留和發(fā)揮了相應的微孔結(jié)構(gòu)特性，生產(chǎn)工藝簡單，無活性炭 類、天然吸附黏土類的高溫煅燒等苛刻工藝。
[0028] 將優(yōu)質(zhì)藻類、鈣質(zhì)活性礦物載體在保留原獨特微觀結(jié)構(gòu)下成型并進行致孔改性， 實現(xiàn)載體自軀體催化分解凈化與光催化協(xié)同，具有持續(xù)空氣凈化分解能力。
[0029] 通過配套應用組件以可視化的透明網(wǎng)袋為內(nèi)包，以各種可系口棉麻袋、鏤空（鏤 花)盒、或手工藝編制簍或過濾網(wǎng)的一種或多種進行組合，可制成具有凈味、除臭、除味、除 醛或抗菌防霉功能的空氣凈化裝置，方便使用，體驗性更強。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中藻鈣礦物空氣凈化介質(zhì)的制備方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。然而，本發(fā)明的范圍 并不限于下述實施例。