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1、(10)申请公布号 CN 102989417 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102989417 A *CN102989417A* (21)申请号 201210594636.4 (22)申请日 2012.12.31 B01J 20/20(2006.01) B01D 53/02(2006.01) B01D 53/81(2006.01) B01D 53/44(2006.01) A61L 9/00(2006.01) (71)申请人 青岛信锐德科技有限公司 地址 266075 山东省青岛市市南区高雄路 26 号 3 单元 103 户 (72)发明人 姚素梅 刘永春 (74)专利代理。
2、机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 11246 代理人 龚燮英 (54) 发明名称 一种 Gemini 表面活性剂改性的活性炭纤维 空气净化剂材料、 制备方法及其用途 (57) 摘要 本发明涉及一种 Gemini 表面活性剂改性的 活性炭纤维空气净化剂材料、 制备方法及其用途， 属于空气净化领域。所述空气净化剂材料具有良 好的有机污染物吸附和细菌杀灭性能， 在室内空 气净化方面具有良好的应用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种 Gemi。
3、ni 表面活性剂改性的活性炭纤维空气净化剂材料的制备方法， 其包括如 下步骤 ： (1).将活性炭纤维浸泡于NaOH水溶液中2-3小时， 滤出， 蒸馏水洗涤， 然后加入清洁剂 水溶液， 超声震荡， 蒸馏水漂洗， 然后干燥 ； (2).将步骤(1)中干燥后的活性炭纤维放于乙醇水溶液中， 然后加入Gemini表面活性 剂， 任选地进行酸化处理， 室温下反应 2-4 小时 ； (3). 反应完后， 过滤， 蒸馏水洗涤， 真空干燥， 即得到空气净化剂材料。 2. 如权利要求 1 所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述活性炭纤维是由有机纤维经过如 下步骤制得的 ： 有机纤维用 NaOH 浸渍 0.5-2。
4、 小时， 干燥得到可炭化纤维 ； 然后将其置于氮 气中加热至 500-600达 3-4 小时， 得到炭化纤维 ； 将炭化纤维在氮气保护下， 用 H2O/CO2进 行活化， 温度为 800-900， 时间为 2-4 小时， 得到活性炭纤维。 3. 如权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述有机纤维为人造丝纤维、 聚丙烯腈 纤维、 酚醛树脂纤维、 沥青纤维、 聚乙烯醇纤维、 粘胶纤维或生物质纤维。 4. 如权利要求 1-3 任一项所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述 Gemini 表面活性剂为下 式 (I)-(II) 中的任何一种 ： 。 5. 如权利要求 1-3 任一项所述的制备方。
5、法， 其特征在于 ： 步骤 (2) 中的酸化处理是加 入无机酸水溶液。 6. 如权利要求 5 所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述无机酸为盐酸、 硫酸、 硝酸或磷酸 以及任何两种或多种的混合物， 质量浓度为 10-30。 7.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤(3)中的真空干燥是在60-90的 真空烘箱中干燥 2-4 小时。 8. 如权利要求 1-3 任一项所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 (1) 中的 NaOH 水溶液的 浓度为 1-2mol/l。 9. 根据权利要求 1 所述的制备方法而制得的空气净化剂材料。 10. 权利要求 9 所述的空气净化剂材料用于净化空气的。
6、用途。 权 利 要 求 书 CN 102989417 A 2 1/4 页 3 一种 Gemini 表面活性剂改性的活性炭纤维空气净化剂材 料、 制备方法及其用途 技术领域 0001 本发明涉及一种空气净化剂材料， 特别地涉及 Gemini 表面活性剂改性的活性炭 纤维空气净化剂材料、 制备方法及其用途， 属于空气净化领域。 背景技术 0002 目前， 在我国， 随着人民生活水平的提高和大量室内装修化工原料的使用， 大量有 机污染物也随之进入室内， 这些有机挥发性化合物 (VOCs) 的含量远高于室外， 对居民的身 心健康造成了严重威胁， 使得人们在长期呼吸、 接触这些污染物时， 能诱发头疼、 。
7、呼吸不畅、 皮肤瘙痒、 身体乏力等诸多症状， 除此之外， 这些污染物也是诱发多种恶性肿瘤疾病的重要 因素之一。 0003 VOCs 的去除方法主要有活性炭吸附法、 草木植物净化法、 静电除尘、 光催化等方 法， 但这些方法普遍存在一些缺陷， 例如去除效率低、 速度慢、 制备复杂等。 0004 施文健等 ( 施文健、 陈轩、 钟晓永、 韩悦，“季铵盐型阳离子纤维素对空气的净化作 用研究” ， 功能材料， 2010年第8期)公开了一种在碱性纤维布上用季铵盐进行处理， 得到季 铵盐型阳离子纤维素， 发现具有良好的微生物、 甲醛吸附和去除性能。 但该产品对甲醛的去 除效率仍比较低， 不能很好地消除室内。
8、污染中最为常见的甲醛污染。 0005 活性炭纤维是上个世纪 70 年代发展起来的一种新型炭质吸附材料， 具有直径细、 比表面积大等优点， 但迄今为止， 对于 Gemini 表面活性剂改性的活性炭纤维空气净化剂材 料， 仍未见有报道。同时， 对于开发新的空气净化材料仍存有急切需求和要求， 也是空气净 化领域的研究课题之一。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种提高室内有机污染物去除和细菌杀灭性能的新型空气 净化剂材料， 以及其制备方法和用途。 0007 第一方面， 本发明提供了一种 Gemini 表面活性剂改性的活性炭纤维空气净化剂 材料。 0008 第二方面， 本发明提供了该空气净化剂材。
9、料的制备方法， 该方法包括如 下步骤 ： 0009 (1).将活性炭纤维浸泡于NaOH水溶液中2-3小时， 滤出， 蒸馏水洗涤， 然后加入清 洁剂水溶液， 超声震荡， 蒸馏水漂洗， 然后干燥 ； 0010 (2).将步骤(1)中干燥后的活性炭纤维放于乙醇水溶液中， 然后加入Gemini表面 活性剂， 并任选地进行酸化处理， 室温下反应 2-4 小时 ； 0011 (3). 反应完后， 过滤， 蒸馏水洗涤， 真空干燥， 得到本发明的空气净化剂材料。 0012 其中 ： 所述活性炭纤维是由有机纤维经过如下步骤制得的 ： 有机纤维用 NaOH 浸渍 0.5-2小时， 干燥得到可炭化纤维 ； 然后将其。
10、置于氮气中加热至500-600达3-4小时， 得到 炭化纤维 ； 将炭化纤维在氮气保护下， 用 H2O/CO2进行活化， 温度为 800-900， 时间为 2-4 说 明 书 CN 102989417 A 3 2/4 页 4 小时， 得到活性炭纤维。 0013 所述有机纤维可为人造丝纤维、 聚丙烯腈纤维、 酚醛树脂纤维、 沥青纤维、 聚乙烯 醇纤维、 粘胶纤维、 生物质纤维等。 0014 所述活性炭纤维与 Gemini 表面活性剂的摩尔比为 2-5 1， 例如可为 2 1、 3 1、 4 1 和 5 1。 0015 所述 NaOH 水溶液的浓度为 1-2mol/l。 0016 所述清洁剂为常规。
11、使用的具有去污功能的任何清洁剂。 0017 所述 Gemini 表面活性剂为现有技术中的任何 Gemini 表面活性剂， 例如可为下式 (I)-(II) 中的任何一种 ： 0018 0019 优选为式 (II) 的 Gemini 表面活性剂。 0020 所述酸化处理， 是加入无机酸水溶液， 例如盐酸、 硫酸、 硝酸或磷酸以 及任何两种 或多种的混合物， 所述酸水溶液的质量浓度为 10-30， 例如可为 10、 20和 30。 0021 所述真空干燥是在 60-90的真空烘箱中干燥 2-4 小时， 从而得到本发明的空气 净化剂材料。 0022 本发明的有益效果 ： 0023 1. 季铵盐表面活性。
12、剂的阳离子具有一定的杀菌作用， 可有效地杀灭空气中病菌 ； 0024 2. 通过将季铵盐表面活性剂负载在活性炭纤维上， 利用活性炭纤维的强吸附作 用， 将有机污染物和病菌吸附到其表面上， 从而利用季铵盐表面活性剂的分解和杀菌作用， 消除了空气污染 ； 0025 通过这些手段和处理， 使得最终的空气净化材料对空气中的有机污染物和病菌有 着良好的降解效率和杀灭效果。 具体实施方式 0026 下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明， 但这些例举性实施方式并非对本 发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定。 0027 实施例 1 说 明 书 CN 102989417 A 4 3/4 页 5 0028。
13、 (1). 向 2.5mol 活性炭纤维浸泡于 1.5mol/l 的 NaOH 水溶液中 2.5 小时， 然后滤 出， 蒸馏水洗涤 ； 然后加入清洁剂水溶液， 超声震荡， 蒸馏水漂洗， 室温干燥 3 小时 ； 0029 (2). 将干燥的活性炭纤放于 100ml 质量浓度为 50的乙醇水溶液中， 加入 1mol 上式(I)中n=10的Gemini表面活性剂水溶液， 并滴加质量浓度为20的盐酸水溶液， 室温 下反应 3 小时 ； 0030 (2). 反应完后， 过滤， 蒸馏水洗涤， 在 80的真空烘箱中干燥 3 小时， 即得本发明 的空气净化剂材料。 0031 实施例 2 0032 除步骤 (2。
14、) 中 Gemini 表面活性剂为 n=14 的式 (I) 化合物外， 以与实施例 1 的相 同方式实施本实施例。 0033 实施例 3 0034 除步骤 (2) 中 Gemini 表面活性剂为 n=18 的式 (I) 化合物外， 以与实施例 1 的相 同方式实施本实施例。 0035 实施例 4 0036 除步骤 (2) 中 Gemini 表面活性剂为 n=10 的式 (II) 化合物外， 以与实施例 1 的相 同方式实施实施例 4-7。 0037 实施例 5 0038 除步骤 (2) 中 Gemini 表面活性剂为 n=14 的式 (II) 化合物外， 以与实施例 1 的相 同方式实施实施例。
15、 4-7。 0039 实施例 6 0040 除步骤 (2) 中 Gemini 表面活性剂为 n=18 的式 (II) 化合物外， 以与实施例 1 的相 同方式实施实施例 4-7。 0041 对比例 1 0042 未进行步骤 (2) 和步骤 (3)， 即仅仅为活性炭纤维。 0043 对比例 2-4 0044 除步骤 (2) 中未加入盐酸水溶液外， 分别以与实施例 1-3 的相同方式实施对比例 2-4。 0045 对比例 5-7 0046 除步骤 (2) 中未加入盐酸水溶液外， 分别以与实施例 4-6 的相同方式实施对比例 5-7。 0047 对比例 8 0048 除步骤 (2) 中使用常规的季铵。
16、盐表面活性剂 3- 氯 -2- 羟丙基三甲基氯化铵 (CHPT) 外， 以与实施例 1 的相同方式实施本实施例。即最终空气净化剂材料中未使用 Gemini 表面活性剂而是常规的单长链单季铵基表面活性剂。 0049 降解性能测试测试 0050 如下测定了上述实施例的本发明空气净化材料与对比例中获得的空气净化材料 对污染物和细菌的降解性能与杀灭性能。 0051 分别将上述实施例和对比例获得的空气净化剂材料纺织成活性炭纤维布， 然后放 置于空气净化器中的过滤网之前或之后， 但为了防止被灰尘等所堵塞， 而优选放置于过滤 说 明 书 CN 102989417 A 5 4/4 页 6 网之后。 0052 。
17、在分别盛有甲醛和微生物细菌的密闭容器中， 其中甲醛的初始浓度为 90mg/l， 将 其中的气体导入空气净化器中， 并将空气净化器净化后的空气再次导入到该密闭容器中， 如此循环往复进行降解测试， 2 个小时后， 测量密闭容器中的甲醛浓度和微生物密度， 并根 据甲醛始浓度与最终浓度的差值以及 微生物细菌起始密度与最终密度的差值分别来计算 其降解率和杀灭率， 具体数据见下表 1。 0053 表 1 降解性能测试数据 0054 0055 由上表可看出 ： 本发明的空气净化材料有着优良的污染物降解性能和细菌杀灭 率， 其中式 (II) 化合物的性能明显要优于式 (I) 化合物， 这是因为式 (II) 化。
18、合物中， 还存 在其他的两个氨基， 这两个氨基也能起到部分的细菌杀灭作用， 这可从式 (I) 化合物酸化 时和未酸化时得到证明 ( 式 (I) 化合物不再含有其他氨基， 因此酸化与否并不能增加季铵 基的数量， 所以性能没有发生显著改变 )， 而式 (II) 当酸化时， 其季铵基的数量得以增多， 从而增强了其降解性能和细菌杀灭能力。上表还可以证明， 当使用 Gemini 表面活性剂时， 无论是有机污染物的降解性能还是细菌杀灭能力， 都要明显优于普通的单长链季铵盐表面 活性剂， 从而证明了本发明空气净化剂材料的优良降解能力和细菌杀灭能力， 在室内空气 净化领域具有着良好的应用前景。 0056 应当理解， 这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范 围。此外， 也应理解， 在阅读了本发明的技术内容之后， 本领域技术人员可以对本发明作各 种改动、 修改和 / 或变型， 所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的 保护范围之内。 说 明 书 CN 102989417 A 6 。