專利名稱：可視型有害氣體消除劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)處理及檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種可以通過肉眼觀察了解結(jié)果的可視型有害氣體消除劑以及其制備方法。
背景技術(shù)：
人類生活的環(huán)境中，特別是新居、新車及新置家具中含有甲醛、苯系物、氨等多種有害氣體，對(duì)人身體健康造成危害。
甲醛為無(wú)色刺激性氣體，是室內(nèi)及車內(nèi)空氣中常見污染物之一，常存在于含有脲醛樹脂的膠合板中，包括顆粒板、硬木膠合鑲板、中密度纖維板、其中以后者甲醛含量為最高。甲醛對(duì)眼睛和鼻子有刺激性、長(zhǎng)期接觸有可能誘發(fā)癌癥。
苯、二甲苯等苯系物是揮發(fā)性有機(jī)物，無(wú)色有特殊芳香氣味，已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物質(zhì)，對(duì)眼睛、皮膚和上呼吸道有刺激作用，長(zhǎng)期吸入能導(dǎo)致再生障礙性貧血(血癌)，女性對(duì)苯的危害較男性敏感，對(duì)生殖功能亦有一定影響，可導(dǎo)致胎兒先天性的缺陷。在各種建筑材料、有機(jī)溶劑中大量存在。
氨是一種無(wú)色有強(qiáng)烈刺激性臭味的氣體，主要來自建筑施工中使用的混凝土防凍劑、高堿混凝土膨脹劑和早強(qiáng)劑。氨是一種堿性物質(zhì)，對(duì)人體的上呼吸道有刺激和腐蝕作用，減弱人體對(duì)疾病的抵抗力。短期內(nèi)吸入大量的氨可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、頭暈、惡心等癥狀，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)肺水腫或呼吸窘迫綜合征，同時(shí)發(fā)生呼吸道刺激癥狀。
此外，丙酮、硫化氫、二氧化硫、一氧化碳等有毒有害氣體亦不同程度地存在于汽車及居住大氣環(huán)境中。
目前，甲醛消除相關(guān)技術(shù)方案在文獻(xiàn)中已有許多報(bào)道。一種方案是將活性化合物制成甲醛消除溶液或粉末，以涂抹、噴霧、添加等形式使用，通過與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或形成薄膜封閉層阻止甲醛釋放等機(jī)理達(dá)到減少甲醛污染的目的。中國(guó)專利公開號(hào)1032047披露的水溶性活性亞甲基化合物、公開號(hào)1104657披露的磺胺酸和尿素霉混合配方、公開號(hào)1298911披露的茶粉、公開號(hào)1404891披露的酰肼類化合物、公開號(hào)1413750披露的三乙醇胺和偏重亞硫酸鈉混合配方、公開號(hào)1425725披露的茶多酚、公開號(hào)1431258披露的天然樟科植物提取物，以及美國(guó)專利號(hào)5108621披露的尿素和氯化銨混合配方、專利號(hào)5317071披露的多聚亞銨、專利號(hào)60012741披露的尿素和環(huán)糊精等的混合配方、專利號(hào)6043405披露的尿素和聚乙烯亞銨配方等，都屬于此類。目前市場(chǎng)上亦有多種溶液或粉末型甲醛消除產(chǎn)品，以甲醛捕捉劑、消除劑、清除劑等名稱出現(xiàn)。另一種方案是將活性化合物與某種具備吸附或支持功能的物質(zhì)相結(jié)合制成固體成型產(chǎn)品，通過捕捉、吸附甲醛及與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等機(jī)理達(dá)到減少甲醛污染的目的。中國(guó)專利公開號(hào)1062541披露的由微晶多孔結(jié)構(gòu)的粘土凹凸棒和尿素水溶液混合制成的AU甲醛捕捉劑、公開號(hào)2451216披露的由帶氧化劑的甲醛吸收顆粒和壁面開孔的盛器組成的甲醛吸收裝置、公開號(hào)2519722披露的由高分子化合物膠囊殼及其內(nèi)的甲醛捕捉劑囊芯組成的微膠囊產(chǎn)品、公開號(hào)2530802披露的由負(fù)載有仿生酶催化劑的活性炭纖維氈制成的夾芯氈，以及美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0010012820披露的改性沸石或分子篩等，都屬于此類。然而，上述消除劑使用后不形成顏色變化，用戶無(wú)法得知究竟有多少甲醛被消除。此外，某些消除劑與甲醛反應(yīng)形成的產(chǎn)物可能有毒，易造成二次污染，并可能對(duì)處理物品如家具表面造成損害。
相比之下能消除多種有害氣體的相關(guān)技術(shù)方案在文獻(xiàn)中報(bào)道較少。中國(guó)專利公開號(hào)86103860披露的由主凈化劑和輔助凈化劑組成的有害氣體凈化劑以及公開號(hào)1445327披露的基于特制的復(fù)合催化劑的有害氣體去除劑屬于此類。然而，上述消除劑使用后不形成顏色變化，用戶無(wú)法得知究竟有多少有害氣體被消除。
美國(guó)專利號(hào)4517111披露了一種由高錳酸鹽處理后的堿性支持物，可以吸附空氣中的甲醛等物質(zhì)并與之發(fā)生氧化反應(yīng)而達(dá)到消除甲醛的目的。高錳酸鹽處理后的堿性支持物為紫紅色的，與充分量的甲醛反應(yīng)后顏色有所變化(變黑、發(fā)白或其它變化)，因而用戶可以通過顏色變化知道該種支持物已失去吸附消除甲醛的活性，需要更換。然而該專利中的堿性支持物由氫氧化鎂和氫氧化鈣組成，不含多孔結(jié)構(gòu)，僅表面能吸附甲醛等氣體，因而消除能力有限。此外由該專利方法獲得的消除劑與甲醛等物質(zhì)反應(yīng)后的顏色變化不明顯，規(guī)律性不強(qiáng)(取決于被消除的氣體及反應(yīng)條件，可產(chǎn)生變黑、發(fā)白或其它變化)，使用時(shí)給用戶帶來不便。
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種新的可視型有害氣體消除劑，這種有害氣體消除劑具有強(qiáng)大的捕捉、吸附及消除醛類、苯類、氨類、酮類等揮發(fā)性有機(jī)氣體以及硫化氫、二氧化硫、一氧化碳等還原性有害氣體，并通過氧化反應(yīng)將這些有害氣體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)味無(wú)毒的物質(zhì)，同時(shí)使可視型有害氣體消除劑有規(guī)則地發(fā)生從紅色到褐色的顏色變化，顏色變化程度與有害氣體的消除量成正比。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的一種可視型有害氣體消除劑是由多孔性載體經(jīng)高錳酸鹽在堿性條件下處理獲得。多孔性載體可以是具有良好吸附功能的固體硅膠、分子篩、沸石、氧化鋁、氯化鈣物質(zhì)，可以是粉末，亦可以是規(guī)則或不規(guī)則顆粒，此外多孔性載體還可以是濾紙。高錳酸鹽為高錳酸的堿金屬鹽，以高錳酸鉀為最佳。堿性條件是由氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或氯化銨-氨水溶液提供并保持，pH范圍為7至14，最佳范圍為10至12。高錳酸鹽用量與多孔性載體的比例(重量比)范圍為1∶1,000,000至1∶5，最佳范圍為1∶100至1∶20。
本發(fā)明的可視型有害氣體消除劑的制備方法包含下列步驟將高錳酸鹽溶于堿性溶液中，浸潤(rùn)多孔性載體，之后真空干燥，密封保存。
本發(fā)明的可視型有害氣體消除劑可制成塊狀或顆粒狀，并封裝成盒狀、盆狀、袋狀、管狀等不同產(chǎn)品形式，放置于壁面開孔的盛器之中，亦可以放置于用透氣性好的材料如(但不限于)無(wú)紡布、纖維布制成的口袋中，外面用不透氣的材料如錫箔紙密封。使用時(shí)，開封后置于需消除有害氣體的環(huán)境中，如(但不限于)置于汽車內(nèi)、櫥柜內(nèi)、抽屜中、室內(nèi)、桌子上等，以捕捉、吸附及消除醛類、苯類、氨類、酮類等揮發(fā)性有機(jī)氣體以及硫化氫、二氧化硫、一氧化碳等還原性有害氣體，并通過氧化反應(yīng)將這些有害氣體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)味無(wú)毒的物質(zhì)，同時(shí)可視型有害氣體消除劑有規(guī)則地發(fā)生從紅色到褐色的顏色變化，顏色變化深淺程度與有害氣體的消除量成正比。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用了具備良好吸附功能的多孔型載體，具有強(qiáng)大的捕捉、吸附及消除多種有害氣體的能力，并在消除有害氣體同時(shí)產(chǎn)生明顯的有規(guī)則的從紅色到褐色的顏色變化，告知用戶是否有以及有多少有害氣體被消除。而且本發(fā)明使用簡(jiǎn)單，開封讓有害氣體消除劑暴露給待清理的空氣環(huán)境即可，不需要噴、涂、灑等操作；有害氣體與高錳酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物留在多孔載體上并隨后扔棄，不造成二次污染。本發(fā)明的另一大優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品制備工藝簡(jiǎn)單，容易操作，成本低，適合于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例一、溶解4g KMnO4、0.5g NaHCO3于100ml的水中，稱取100克硅膠浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后呈紅色的顆粒狀或塊狀物，封裝于壁面開孔的盛器之中，亦可以放置于用透氣性好的材料如(但不限于)無(wú)紡布、纖維布制成的口袋中，外面用不透氣的材料如錫箔紙密封。將上述所得載體開封后放置于有甲醛的室內(nèi)或櫥柜內(nèi)，一定時(shí)間后，載體由紅色變?yōu)楹稚?，說明載體吸附甲醛氣體達(dá)飽和。
實(shí)例二、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取100克硅膠浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于有甲醛的汽車中，一定時(shí)間后，如載體由紅色變?yōu)楹稚f明載體吸附甲醛氣體達(dá)飽和。
實(shí)例三、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取200克分子篩浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中甲醛含量為0ppm。
實(shí)例四、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取100克載體浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3苯含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚俅螜z測(cè)環(huán)境中苯含量為15ppm。
實(shí)例五、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取100克載體浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3NH3含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚俅螜z測(cè)環(huán)境中NH3含量為25ppm。
實(shí)例六、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取100克載體浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3CO含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中CO含量為2ppm。
實(shí)例七、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取100克載體浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3H2S含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中H2S含量為5ppm。
實(shí)例八、溶解4g KMnO4于0.1M的NaOH溶液中，稱取150克沸石浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚俅螜z測(cè)環(huán)境中甲醛含量為0ppm。
實(shí)例九、溶解4g KMnO4于0.05M的Mg(OH)2溶液中，稱取300克CaCl2浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中甲醛含量為0ppm。
實(shí)例十、溶解4g KMnO4于0.05M的KOH溶液中，稱取100克硅膠浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中甲醛含量為0ppm。
實(shí)例十一、溶解4g KMnO4于0.05M的KHCO3溶液中，稱取100克硅膠浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，5天后，載體大部分由紅色變?yōu)楹稚俅螜z測(cè)環(huán)境中甲醛含量為0ppm。
實(shí)例十二、溶解4g KMnO4于0.05M的KHCO3溶液中，稱取100克硅膠浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，1天后，載體少部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中甲醛含量為500ppm。
實(shí)例十三、溶解4g KMnO4于0.05M的KHCO3溶液中，稱取100克硅膠浸泡其中，30分鐘后真空干燥，4小時(shí)后取出。上述所得載體放置于1000cm3甲醛含量為1000ppm環(huán)境中，3天后，載體部分由紅色變?yōu)楹稚?，再次檢測(cè)環(huán)境中甲醛含量為100ppm。
權(quán)利要求
1.一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于可視型有害氣體消除劑由多孔性載體經(jīng)高錳酸鹽在堿性條件下處理獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述高錳酸鹽為高錳酸的堿金屬鹽，以高錳酸鉀為最佳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述堿性條件是由氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、氯化銨-氨水溶液提供并保持，pH范圍為7至14，最佳范圍為10至12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述多孔性載體可以是固體硅膠、分子篩、沸石、氧化鋁、氯化鈣的粉末或規(guī)則、不規(guī)則的顆粒，或?yàn)V紙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述高錳酸鹽用量與多孔性載體的比例(重量比)范圍為1∶1,000,000至1∶5，最佳范圍為1∶100至1∶20。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述有害氣體消除劑的制備方法為將高錳酸鹽溶于堿性溶液中，浸潤(rùn)多孔性載體，之后真空干燥，密封保存。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述有害氣體消除劑產(chǎn)品可以制成塊狀、顆粒狀，并封裝成盒狀、盆狀、袋狀、管狀的不同產(chǎn)品形式，開封后置于需消除有害氣體的環(huán)境中，如汽車內(nèi)、櫥柜內(nèi)、抽屜中、室內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，其特征在于所述可視型有害氣體消除劑可捕捉、吸附醛類、苯類、氨類、酮類揮發(fā)性有機(jī)氣體以及硫化氫、二氧化硫、一氧化碳類還原性有害氣體，并通過氧化反應(yīng)將這些有害氣體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)味無(wú)毒的物質(zhì)，同時(shí)可視型有害氣體消除劑發(fā)生從紅色到褐色的顏色變化，顏色變化深淺程度與有害氣體的消除量成正比。
全文摘要
一種可視型有害氣體消除劑及其制備方法，由多孔性載體經(jīng)高錳酸鹽在堿性條件下處理獲得。多孔性載體可以是具有良好吸附功能的固體硅膠、分子篩、沸石、氧化鋁、氯化鈣物質(zhì)，可以是粉末、規(guī)則或不規(guī)則顆粒，還可以是濾紙。高錳酸鹽為高錳酸的堿金屬鹽，以高錳酸鉀為最佳。堿性條件是由氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或氯化銨－氨水溶液提供并保持，本發(fā)明能捕捉、吸附、消除多種揮發(fā)性及還原性有害氣體，并通過明顯的、有規(guī)則的從紅色到褐色的顏色變化顯示有害氣體消除結(jié)果。
文檔編號(hào)B01D53/81GK1660477SQ20041001662
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者翁龍平, 曹軍 申請(qǐng)人:上海塞艾生物科技有限公司