本发明属于环保材料，特别是指一种能除氨和除二手烟的空气净化材料及其制备方法。
背景技术：
空气质量与人类的身体健康息息相关，据统计人们80%的时间是生活在室内的，人们69%的疾病与室内空气污染有关。美国环保总署（EPA）的一项报告指出，雾霾、家装材料污染、二手烟、微生物细菌、病毒、厨房油烟等综合作用下，室内空气污染的程度要比室外空气严重2-5倍，在特殊情况下甚至可达到100倍。而世界银行2013年做的一项调查显示，中国每年因室内空气污染所导致的超额死亡人数达11.1万人，超额门诊数可达22万人次、超额急诊数可达430万人次。因此，如何提高室内空气质量、消除室内空气污染成了人们迫切需要解决的问题。
目前，室内空气污染治理的方法主要有吸附技术、静电技术、光催化技术、催化氧化技术、水膜过滤技术和生物酶技术等，其中使用最为普遍的是活性炭吸附法，室内污染物研究最多的是甲醛。对于氨和二手烟的研究相对较少，并且也少有这一类的产品。室内空气中的氨来源于建筑材料的添加剂和增白剂等，它会缓慢释放到室内空气中，对人体的呼吸有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力，最终导致呼吸道疾病等症状。二手烟的危害不亚于任何其他室内空气污染物，对孕妇和小孩会造成巨大的伤害，特别是在室内环境下的二手烟较难散去，对吸烟者本身和周围人员的危害更严重，尤其在密闭的办公室、棋牌室、吸烟室、卫生间等地方更为明显。因此，研究能够快速去除室内空气中氨和二手烟的产品具有重要意义。
利用多孔材料如活性炭、分子筛、氧化铝、沸石、活性炭纤维等对有害气体进行吸附去除是最方便和有效的，然而这种多孔材料吸附饱和后便会失效，并且在一定程度上会重新释放已吸附的有害物质，造成二次污染。通常需要对多孔吸附材料进行改性，如负载催化剂或添加化学试剂，以满足实际使用中的需求。二手烟含有尼古丁、焦油、烟碱、生物碱、胺类、腈类、醇类、酚类、烷烃、醛类、杂环化合物、氮氧化物等多种有害物质，很难把有害物质全部去除，也比较难单靠吸附的方法去除。
专利CN104368307A公开了一种氨吸附专用活性炭，先用无机酸对活性炭进行行浸泡处理，水洗后在110-130oC下干燥24小时，然后浸渍1-20%的氯化盐溶液24小时，最后105-130oC干燥24小时。这种产品虽然工艺简单，但是生产时间长、效率低，并且使用了大量的无机酸，会残留在活性炭上，使用后丢弃可能会造成潜在的危害。
专利CN105214436A公开了一种减少烟雾的空气净化材料，其采用非金属矿吸附剂、活性炭、负离子粉、硅藻土、沸石、造孔剂和粘结剂等为原料，研磨成细粉，然后混合后通过挤出成型或压模成型。专利CN105152680A公开一种以环氧树脂、氧化锆、活性炭、负离子粉、壳聚糖、硅藻土、造孔剂、粘结剂、托玛琳等为原料制备的空气净化材料，具有杀菌、除异味、除二手烟等功能。专利CN102302876A公开了一种能够净化空气和除二手烟的过滤材料，通过在基布上涂布由负离子粉、非金属矿吸附材料、稀土矿粉、乳液和纳米二氧化硅的浆料，然后烘干制得。我们不难发现，这类产品都用到了负离子粉，用于释放负离子，起到净化空气的目的。然而，负离子粉，即电气石粉，电气石主要采自独居石矿，其主要成分中含有大量的放射性钍元素和少量的其他放射性元素，不宜在人们经常活动的场所使用，并且这种产品的实际效果是十分有限的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于室内或车内空气净化且清除效果佳、使用安全的能除氨和除二手烟的空气净化材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种能除氨和除二手烟的空气净化材料，其重量组份包括：二氧化硅凝胶50-120份、纳米二氧化硅干粉6-20份、活性炭4-10份、活性金属氧化物和氢氧化物的混合物10-28份、表面活性剂0.1-1.5份、活性助剂0.1-1.5份、粘合剂0.2-2份。
所述纳米二氧化硅干粉比表面积≥200m2/g；孔体积≥1.2cm3/g；含水量≤8%；吸油量≥2.0mL/g；平均粒径15-80μm。
所述纳米二氧化硅干粉比表面积≥300m2/g；孔体积≥1.5cm3/g；含水量≤5%；吸油量≥2.5mL/g；平均粒径25-60μm。
所述活性炭为粉末状活性炭，其目数≥200目；比表面积≥800m2/g；碘值≥600mg/g；含水量≤8%。
所述活性炭为粉末状活性炭，其目数≥250目；比表面积≥1000m2/g；碘值≥800mg/g；含水量≤5%。
所述活性金属氧化物和氢氧化物的混合物为二氧化锰、氧化钛、三氧化二铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化铁、氢氧化铁、氧化锌、氢氧化锌、氢氧化钙其中的分别各一种或几种。
所述活性金属氧化物和氢氧化物的重量组成比例为1:1-3。
所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯其中的一种或几种。
所述活性助剂选自焦磷酸钠、酒石酸钾钠、月桂酸钠、柠檬酸钠、抗坏血酸钠其中的一种或几种。
所述粘合剂选自羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、淀粉、聚丙烯酰胺其中的一种或几种。
一种能除氨和除二手烟的空气净化材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、先将二氧化硅凝胶制成二氧化硅凝胶滤饼，再由此二氧化硅滤饼制得纳米二氧化硅干粉；
步骤2、将二氧化硅凝胶滤饼50-120份、表面活性剂0.1-1.5份、活性助剂0.1-1.5份投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆；然后投入纳米二氧化硅干粉6-20份、活性炭4-10份、活性金属氧化物和氢氧化物的混合物10-28份、粘合剂0.2-2份，继续进行快速切割混合3-20min，混合搅拌过程中喷淋去离子水，获得含水量为55-70%的湿物料；
步骤3、将混合好的湿物料转移至造粒机中进行造粒，获得所需颗粒形状和大小的条状颗粒物料；
步骤4、将条状颗粒物料分批次投入球形抛丸机中进行抛丸，获得所需颗粒大小的球形颗粒；
步骤5、进行物料干燥，控制干燥温度为60-180oC，干燥时间为1-4小时，得到球形干燥颗粒产品；
步骤6、用振动筛进行筛分，将颗粒大小不合格的产品剔除，获得所需颗粒大小的成品，送去颗粒产品仓。
所述步骤1中二氧化硅凝胶饼的制备方法为：
步骤1、按重量比1:0.25-0.5将质量浓度为15%的水玻璃溶液和质量浓度为25%的硫酸同时打入到有底液的反应釜中，并以碳酸氢铵为反应助剂，控制反应pH值为8-9，反应温度为20-50oC，加料时间为60min；
步骤2、加完水玻璃和硫酸后，保持pH值和温度，继续反应30min，然后升高温度到80oC老化1.5小时，促进二氧化硅胶体结构的巩固加强；
步骤3、老化完成后，继续滴加硫酸，控制pH值为7左右，然后放入容器罐；
步骤4、待物料温度降至60oC时，泵入板框压滤机，用去离子水洗涤去除硫酸盐，最后得到二氧化硅凝胶滤饼。
所述步骤1中纳米二氧化硅干粉是通过将二氧化硅凝胶滤饼用喷雾干燥或闪蒸干燥的方法获得。
所述步骤3中造粒网孔孔径选择为0.5-5mm。
所述步骤5中是采用气流干燥或带式干燥进行物料的干燥。
采用上述方案后，本发明通过使用二氧化硅凝胶和纳米二氧化硅干粉为主要基料复合多种活性成分制备除氨和除二手烟的颗粒产品，纳米二氧化硅是一种高活性吸附性材料，具有比表面积大、孔道结构发达、吸油量大、风阻小等特点，它能够选择性吸附多种有害气体，尤其对极性气体分子的吸附能力更强，还能吸收香烟烟雾中的焦油大分子，其化学性质稳定，是一种安全环保的材料。并且，本发明材料对甲醛、厨房油烟等有害物质也具有一定的去除能力。即：1）能够快速去除空气中的二手烟和异味；2）氨去除率≥85%；3）含水量≤5%；4）颗粒大小为0.5-5mm；5）粉末脱落率≤3%。另外，本发明的制备方法工艺成熟、可靠，易于实现工业化生产和大规模应用。
本发明的空气净化材料的除氨和除二手烟的方法，可以将材料做成滤网后固定在空调、空气净化器或通风系统的回风口处。也可以做成被动式的透气包装直接使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。
本发明所述的一种能除氨和除二手烟的空气净化材料包括以下重量组份：二氧化硅凝胶50-120份、纳米二氧化硅干粉6-20份、活性炭4-10份、活性金属氧化物和氢氧化物10-28份、表面活性剂0.1-1.5份、活性助剂0.1-1.5份、粘合剂0.2-2份。
其中所述纳米二氧化硅干粉比表面积≥200m2/g；孔体积≥1.2cm3/g；含水量≤8%；吸油量≥2.0mL/g；平均粒径15-80μm。
所述纳米二氧化硅干粉比表面积≥300m2/g；孔体积≥1.5cm3/g；含水量≤5%；吸油量≥2.5mL/g；平均粒径25-60μm。优选目数≥200目；比表面积≥800m2/g；碘值≥600mg/g；含水量≤8%。
所述活性炭为粉末状活性炭，其目数≥250目；比表面积≥1000m2/g；碘值≥800mg/g；含水量≤5%。
所述活性金属氧化物和氢氧化物的混合物为二氧化锰、氧化钛、三氧化二铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氧化铁、氢氧化铁、氧化锌、氢氧化锌、氢氧化钙其中的分别各一种或几种。所述活性金属氧化物和氢氧化物的重量组成比例为1:1-3。
所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯其中的一种或几种。
所述活性助剂选自焦磷酸钠、酒石酸钾钠、月桂酸钠、柠檬酸钠、抗坏血酸钠其中的一种或几种。
所述粘合剂选自羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、淀粉、聚丙烯酰胺其中的一种或几种。
一种能除氨和除二手烟的空气净化材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、先将二氧化硅凝胶制成二氧化硅凝胶滤饼，再由此二氧化硅滤饼制得纳米二氧化硅干粉；
其中二氧化硅凝胶饼的制备方法为：（1）按重量比1:0.25-0.5将质量浓度为15%的水玻璃溶液和质量浓度为25%的硫酸同时打入到有底液的反应釜中，并以碳酸氢铵为反应助剂，控制反应pH值为8-9，反应温度为20-50oC，加料时间为60min；（2）加完水玻璃和硫酸后，保持pH值和温度，继续反应30min，然后升高温度到80oC老化1.5小时，促进二氧化硅胶体结构的巩固加强；（3）老化完成后，继续滴加硫酸，控制pH值为7左右，然后放入容器罐；（4）待物料温度降至60oC时，泵入板框压滤机，用去离子水洗涤去除硫酸盐，最后得到二氧化硅凝胶滤饼。
而纳米二氧化硅干粉可通过将二氧化硅凝胶滤饼用喷雾干燥或闪蒸干燥的方法获得。
步骤2、将二氧化硅凝胶滤饼50-120份、表面活性剂0.1-1.5份、活性助剂0.1-1.5份投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆；然后投入纳米二氧化硅干粉6-20份、活性炭4-10份、活性金属氧化物和氢氧化物的混合物10-28份、粘合剂0.2-2份，继续进行快速切割混合3-20min，混合搅拌过程中喷淋去离子水，获得含水量为55-70%的湿物料；
步骤3、将混合好的湿物料转移至造粒机中进行造粒，造粒网孔孔径可选择为0.5-5mm，获得所需颗粒形状和大小的条状颗粒物料；
步骤4、将条状颗粒物料分批次投入球形抛丸机中进行抛丸，获得所需颗粒大小的球形颗粒；
步骤5、可采用气流干燥或带式干燥进行物料干燥，控制干燥温度为60-180oC，干燥时间为1-4小时，得到球形干燥颗粒产品；
步骤6、用振动筛进行筛分，将颗粒大小不合格的产品剔除，获得所需颗粒大小的成品，送去颗粒产品仓。
所述步骤1中纳米二氧化硅干粉是通过将二氧化硅凝胶滤饼用喷雾干燥或闪蒸干燥的方法获得。
本发明中：氨去除率采用QB/T 2761-2006所规定的方法进行测试，氨浓度采用GB/T 18204.25-2000所规定的方法进行测定。
本发明除二手烟的测试方法为：在250mL具塞玻璃瓶中放入50g样品颗粒，然后用注烟器注入定量的香烟烟雾，迅速密封瓶口，并用秒表计时，轻轻震荡2min，然后倒置。观察瓶内烟雾变化，直至烟雾消失，记录烟雾消失时间。烟雾消失后，再静置30min，然后由5名气味评判员分别对瓶内异味和颗粒上的异味进行综合评价，并给出异味等级，最后取平均值。异味等级如下：1=无异味；2=稍有气味；3=有异味但不刺鼻；4=有刺激气味；5=强烈的刺激气味；6=无法忍受的气味。
以下结合具体实施例详细描述本发明。然而，实施例只是为了说明目的，本发明内容的范围并不限制于此，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。
实施例1
1500kg质量浓度为15%的水玻璃溶液和550kg浓度为25%的硫酸同时滴加到有4000kg去离子水底液的反应釜中，1kg反应助剂碳酸氢铵提前加入反应釜中，搅拌并控制反应温度为35oC、pH值为9，加料时间为60min，然后保持温度和pH值继续反应30min，接着升温到80oC老化1.5h。老化结束后，滴加硫酸调节pH值为7，然后将物料放入储罐。待物料温度降低至60oC以下，采用板框压滤机洗涤除硫酸盐，得到二氧化硅凝胶滤饼。将一部分二氧化硅凝胶滤饼直接闪蒸干燥，得到纳米二氧化硅干粉。
将100份二氧化硅滤饼、0.15份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5份酒石酸钾钠投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆，然后投入8份活性炭、14份纳米硅胶干粉、2份氧化钛、4份三氧化二铝、5份氢氧化镁、6份氢氧化钙、2份氢氧化锌、0.8份羟丙基纤维素，继续快速切割混合10min，得到蓬松的湿物料。采用4mm网孔的造粒机进行造粒。然后，将条状颗粒物料投入球形抛丸机中进行滚圆，得到大小约为4mm的球形颗粒物料。接着，用气流干燥进行物料的干燥，干燥温度120oC，干燥时间3h，得到含水量＜5%的产品。最后，经过振动筛筛分后，得到成品。
实施例2
二氧化硅凝胶滤饼和纳米二氧化硅干粉的制备方法与实施例1相同。
将90份二氧化硅滤饼、0.3份脂肪酸甘油酯、0.25柠檬酸钠投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆，然后投入4份活性炭、15份纳米硅胶干粉、1.5份二氧化锰、2份三氧化二铝、1.2份氧化铁、7份氢氧化铝、5份氢氧化镁、0.8份羟乙基纤维素，继续快速切割混合8min，得到蓬松的湿物料。采用2mm网孔的造粒机进行造粒。然后，将条状颗粒物料投入球形抛丸机中进行滚圆，得到大小约为2mm的球形颗粒物料。接着，用气流干燥进行物料的干燥，干燥温度100oC，干燥时间3h，得到含水量＜5%的产品。最后，经过振动筛筛分后，得到成品。
实施例3
二氧化硅凝胶滤饼和纳米二氧化硅干粉的制备方法与实施例1相同。
将110份二氧化硅滤饼、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5份月桂酸钠投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆，然后投入7份活性炭、18份纳米硅胶干粉、3份二氧化锰、1.5份三氧化二铝、1份氧化钛、3份氢氧化铁、5份氢氧化钙、5份氢氧化铝、0.5份羟丙基纤维素、0.7份羟乙基纤维素，继续快速切割混合15min，得到蓬松的湿物料。采用2mm网孔的造粒机进行造粒。然后，将条状颗粒物料投入球形抛丸机中进行滚圆，得到大小约为2mm的球形颗粒物料。接着，用气流干燥进行物料的干燥，干燥温度100oC，干燥时间3h，得到含水量＜5%的产品。最后，经过振动筛筛分后，得到成品。
实施例4
二氧化硅凝胶滤饼和纳米二氧化硅干粉的制备方法与实施例1相同。
将100份二氧化硅滤饼、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份酒石酸钾钠投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆，然后投入6.5份活性炭、15份纳米硅胶干粉、2.5份二氧化锰、3.5份三氧化二铝、1.5份氧化锌、5份氢氧化镁、4.5份氢氧化铝、6份氢氧化锌、1份羟乙基纤维素，继续快速切割混合10min，得到蓬松的湿物料。采用3mm网孔的造粒机进行造粒。然后，将条状颗粒物料投入球形抛丸机中进行滚圆，得到大小约为3mm的球形颗粒物料。接着，用气流干燥进行物料的干燥，干燥温度110oC，干燥时间3h，得到含水量＜5%的产品。最后，经过振动筛筛分后，得到成品。
实施例5
二氧化硅凝胶滤饼和纳米二氧化硅干粉的制备方法与实施例1相同。
将70份二氧化硅滤饼、0.5份聚山梨酯、0.15份抗坏血酸钠投入高速切割混合机中，切割混合成泥浆，然后投入3份活性炭、12份纳米硅胶干粉、1份二氧化锰、2份氧化钛、1份氧化铁、3份氢氧化铁、4份氢氧化铝、3份氢氧化钙、2.5份氢氧化锌、1份羟甲基纤维素钠，继续快速切割混合5min，得到蓬松的湿物料。采用1mm网孔的造粒机进行造粒。然后，将条状颗粒物料投入球形抛丸机中进行滚圆，得到大小约为1mm的球形颗粒物料。接着，用气流干燥进行物料的干燥，干燥温度80oC，干燥时间3.5h，得到含水量＜5%的产品。最后，经振动筛筛分后，得到成品。
对比例
二氧化硅凝胶滤饼和纳米二氧化硅干粉的制备方法与实施例1相同。
将75份滤饼直接高速切割混合成泥浆，然后投入20份纳米硅胶干粉和1份粘合剂，继续混合5min。接着，采用3mm的网孔进行造粒。然后，用球形抛丸机进行抛丸。干燥筛分后得到约3mm的球形颗粒成品。
表1：实施例所得产品检测结果
备注：异味等级为，1= 无异味； 2=稍有气味；3=有异味但不刺鼻；4=有刺激气味；5=强烈的刺激气味；6=无法忍受的气味。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制。