一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法与流程

本发明涉及空气污染治理技术领域，具体领域为一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法。

背景技术：

光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料,一般为纳米二氧化钛，可以在紫外线的作用下，产生强烈催化效果，能有效地降解空气中有毒有害气体、消灭多种细菌。目前纳米二氧化钛光触媒是目前最常用的治理各类室内空气污染的材料，可以将甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨等有害挥发性有机物(tvoc)、污染物、臭气、细菌等分解成无害的h2o和co2。

光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解多种有机化合物和部分无机物，具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气等功能。在环境污染不严重的条件下，只要不磨损、不剥落，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有持续作用的优点。

尽管研究人员对纳米二氧化钛的光催化特性进行了广泛的研究，但是纳米二氧化钛作为纳米颗粒同时可能对人体有害，可通过下面途径进入人体：一、通过呼吸系统；二、通过皮肤接触；三、其他方式，如食用等。纳米材料污染物通过上述途径进入人体，与体内细胞起反应，会引起发炎、病变等；纳米颗粒在人体组织内停留也可能引起病变，如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。如何提高纳米二氧化钛应用的安全性是纳米二氧化钛光催化材料发展的新方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，包括以下质量分数的组分：

纳米二氧化钛光触媒体0.5％～3.0％

阴离子型聚丙烯酰胺4.0％～10.0％

分散剂和表面活性剂及其他添加剂0.05％～1.5％

超纯水85.9％～94.0％。

优选的，所述分散剂选自脂肪酸类、脂肪族酰胺类和金属皂类中的一种或者几种，优选自硬脂酰胺与醇并用、乙烯基双硬脂酰胺和油酸酰胺。

优选的，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂中的一种或几种，优选自阴离子表面活性剂硬脂酸钠和丁二酸二异丁酯磺酸钠，所述其他添加剂为金属螯合剂，优选自过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或几种。

优选的，包括如下步骤：

1).将纳米二氧化钛光触媒体、阴离子型聚丙烯酰胺、分散剂、表面活性剂和95％乙醇水溶液加入至kakuhuntersk-300tvsii旋转混合器内进行预混合，备用；

2).将步骤1)获得的混合物缓慢注入搅拌釜式反应器内并通入超纯水，混合搅拌30分钟，混合温度30～50℃，备用；

3).对步骤2)获得的空气净化原液进行冷却，并调节ph至8，即得纳米复合型光触媒空气净化喷液成品；

4).对步骤3)获得的纳米复合型光触媒空气净化喷液进行干燥处理，可加工成片剂、圆形颗粒、不规则颗粒或粉剂成品。

优选的，包括如下步骤：

1).冰水浴条件下将四氯化钛与5％硫酸盐水溶液混合，备用；

2).将步骤1)获得的混合物与超纯水混合，70℃恒温水解，滴入1：5稀释的稀氨水，调节ph至7，过滤沉淀，备用；

3).将步骤2)获得的沉淀物洗涤、干燥、研磨，后经500℃高温焙烧得纳米二氧化钛光触媒体。

优选的，所述硫酸盐水溶液优选自硫酸铵水溶液、硫酸钠盐水溶液和硫酸钾盐水溶液中的一种或几种。

优选的，所述纳米复合型光触媒空气净化喷液中纳米二氧化钛光触媒体的粒径优选用小于30nm，最优选为小于1.5nm。

优选的，使用方法为将其加入至超声雾化设备中，雾化分散至污染的空气，在紫外线或者可见光下对污染的空气实施净化。

优选的，其可用于净化空气和消毒抗菌，此外还可用作衣物洗涤剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，本发明通过使用小粒径的纳米二氧化钛光触媒体，增加光催化反应的比表面积，并与阴离子型聚丙烯酰胺、分散剂和表面活性剂及其他添加剂进行有效混合，配制出纳米复合型光触媒空气净化喷液，其中阴离子型聚丙烯酰胺为高分子聚合物，具有大分子化合物分子结构复杂，呈空间网状结构或晶体排布的特点，间隙与甲醛、氨、苯和二甲苯的分子直径相近，因此可以有效吸附甲醛、苯、tvoc等空气中的有害物质，表面活性剂的加入有效增加了该喷液的活化效果，并巩固了光催化反应的发生，金属螯合剂具有一定氧化性，其水溶液在与污染的空气或物体接触中可以缓慢释放氧气，增加氧含量，加快纳米复合型光触媒空气净化喷液的光催化速度，该纳米复合型光触媒空气净化喷液减少纳米二氧化钛有效防止了纳米粒子对人体的伤害，同时在可见光条件下可触发光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，可氧化分解多种有机化合物和部分无机物，对空气中总挥发性有机物的去除率可达到98.2％，具有极强的空气净化能力，且具有时间持久、持续作用的优点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，其特征在于：包括以下质量分数的组分：

纳米二氧化钛光触媒体2.0％、阴离子型聚丙烯酰胺4.0％、乙烯基双硬脂酰胺0.05％、超纯水94.0％。

实施例2：一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，其特征在于：包括以下质量分数的组分：

纳米二氧化钛光触媒体3.0％、阴离子型聚丙烯酰胺10.0％、乙烯基双硬脂酰胺0.1％、过硫酸钾0.8％、阴离子表面活性剂0.2％、超纯水85.9％。

实施例3：一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，其特征在于：包括以下质量分数的组分：

纳米二氧化钛光触媒体3.0％、阴离子型聚丙烯酰胺8.0％、硬脂酰胺-丙二醇溶液1.0％、鲸蜡醇(十六碳醇)聚氧乙烯醚水溶液0.5％、超纯水87.5％。

实施例4：一种纳米复合型光触媒空气净化喷液的制备方法，其特征在于：包括以下质量分数的组分：

纳米二氧化钛光触媒体0.5％、阴离子型聚丙烯酰胺5.0％、硬脂酰胺-丙二醇溶液0.8％、鲸蜡醇(十六碳醇)聚氧乙烯醚水溶液0.6％、超纯水89.5％。

实施例1～5制备的纳米复合型光触媒空气净化喷液对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸丁酯、苯乙烯的去除率进行测试。

测试方法：在环境试验箱中，将分析纯的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸丁酯、苯乙烯溶液各1.0ml分别滴入表面皿中，温度20.0℃、相对湿度48.0％，常温条件下挥发1小时，迅速采集气体样品，记为初始浓度。然后将纳米复合型光触媒空气净化喷液2ml滴入表面皿中央位置，模拟正常室内环境，在阳光充足处和不充足处分别日常放置48小时，再采集试验仓内气体样品，记为48h浓度，测定总挥发性有机物的初始浓度和48h浓度，由此获得总挥发性有机物去除率，测试结果见表1：

结果表明，通过使用纳米复合型光触媒空气净化喷液对空气进行净化，测定使用前和使用后48h的总挥发性有机物浓度，光照充足时对总挥发性有机物的去除率可达到98.2％。说明该纳米复合型光触媒空气净化喷液可有效治理空气中甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸丁酯、苯乙烯等有机物所造成的污染和残留。治理后的挥发性有机物残留率低，几乎无刺激性气体的残留。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。