一种甲醛净化装饰壁画的制作方法

本发明涉及一种甲醛净化装饰壁画。

背景技术：

为了应对家庭装修甲醛污染，被动式甲醛吸附产品应运而生，如活性炭包、竹炭包、硅藻泥涂料、除甲醛涂料等。众所周知，所有吸附材料在使用过程中都会在某个时刻达到吸附饱和，此时需要更换滤网组件，如果没有及时更换，继续使用会导致滤网净化功能失效，甚至对于物理吸附类材料还会出现甲醛二次释放的情况，反而增加了健康风险。对于消费者来说，甲醛实际的净化是否有效果，效果好不好，滤网损耗情况如何，是否超过了使用寿命，都很难直观的感知得到。

cn104654451a公开了一种空气净化器及空气净化方法，具体公开了一种利用胺类物质作为活性位点改性吸附甲醛的材料及其在空气净化器中的应用，该方法通过额外添加甲醛显色指示剂来指示滤网的寿命。

cn101623582a公开了一种用于指示和去除甲醛的装置，具体公开了一种将活性炭吸附材料和一种甲醛指示剂分别装在不同容器中，并组合在一起的方法，来指示滤网的使用程度。

类似的报道还有很多，都是利用外加指示剂的方式产生颜色变化，但甲醛吸附活性基团的消耗与指示剂的消耗是不同步的，因此颜色变化并不能正确指示吸附材料的耗尽情况。这导致用户反馈滤网组件刚买到就已经发生了颜色变化。如何使吸附材料具备大的甲醛吸附容量的同时，能够通过颜色变化直接、客观、真实地指示吸附材料消耗的情况，是已有的文献资料中都尚未很好解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中多用的滤网外加指示剂的方式不能准确指示吸附剂的耗尽情况的技术缺陷，而提供了一种甲醛净化装饰壁画。本发明提供的壁画具有美观装饰作用，同时具有甲醛净化功能，且能指示何时需要更换过滤材料。

本发明提供了一种甲醛净化装饰壁画，其包括一壁画框架，所述壁画框架的内部依次套设有一外罩、一滤料支撑体和一壁画层；所述滤料支撑体的内部填充有可吸附甲醛、并具有荧光效应的滤料；

所述壁画框架的一侧边上开设个两个相邻凹槽，两个所述凹槽的上方共同盖设有一透明的检视窗，所述检视窗分别与两个所述凹槽围合形成两个独立的过滤网格单元，这两个所述过滤网格单元中均填充有所述滤料，其中一个过滤网格单元与所述检视窗的两端围合形成四周密封的结构，另一个过滤网格单元为两端开口的结构，所述检视窗内还设有贯通于这两个过滤网格单元内部的紫外灯管。

本发明中，较佳地，所述壁画层与所述滤料支撑体之间留有一间隙，所述间隙的宽度例如为3mm-10mm，以便于空气进入。另外，在壁画的悬挂过程中，一般将所述壁画层设于所述甲醛净化装饰壁画的最外侧。

本发明中，所述的壁画框架较佳地为长方体。

本发明中，所述的滤料支撑体由若干个具有平行气体通道的过滤网格单元组成，其中，所述过滤网格单元的形状可以为任意形状，例如六边形或圆形或方形。

本发明中，所述滤料的填充方式为本领域常规方式，例如滤料成形后为球状或圆柱状或不规则颗粒状，可将滤料以物理填装方式设于所述过滤网格单元的内部，或者，以胶水粘接的方式粘附在所述过滤网格单元的侧壁表面。

本发明中，较佳地，所述外罩为网格布，所述外罩用于拦截滤料以及提供与所述平行气体通道一致的气体流通进出口。所述网格布的孔径小于滤料的尺寸，以保证滤料不会掉落出来。

本发明中，所述滤料为本领域常规的随甲醛吸附量的不断增大而在紫外光下呈现不同显色或渐变显色的滤料。为了使滤料的显色特性得以发挥，本发明在壁画框架的侧边开设一个透明检视窗，所述检视窗的材质为透明玻璃或亚克力，同时在视窗范围内安装密封结构的过滤网格单元，作为参考模块，例如参考模块由透明玻璃或亚克力容器封装与滤网尺寸相同的所述滤料，参考模块不与外界空气接触，起到颜色对比参考的作用。

本发明中，所述的甲醛净化装饰壁画较佳地还设有与所述紫外灯管相配合的供电部分，供电部分一般设于所述壁画框架外。其中，该紫外灯管可以提供紫外光源波长在254nm-400nm之间的任意单色或混色紫外光，紫外灯管安装在检视窗附近，可以同时照射滤网主体的滤料和参考模块的滤料。供电部分包含一个开关，可以控制紫外灯管的点亮和关闭。

所述壁画框架中，对应所述紫外灯管的端头位置处，较佳地还开设一槽孔，所述槽孔用于提供所述紫外灯管与所述供电部分连接的空间。

本发明中，所述的壁画框架较佳地还含有一密封条，壁画框架周围最后通过所述密封条完成密封，使壁画框架的四周保持气密性，气流只能从所述平行气体通道流经滤料支撑体。

本发明中，较佳地，所述的检视窗设有一透明夹层，所述紫外灯管设于所述透明夹层内，而不与所述过滤网格单元的滤料直接接触。

本发明中，较佳地，所述滤料的动态吸附量≥60mg/g，其制备方法较佳地包括如下步骤：多孔载体与有机胺溶液混合均匀，烘干即可；其中，所述有机胺溶液中的有机胺为聚乙烯亚胺、多乙烯多胺和聚丙烯胺中的一种或多种。

本发明中，所述滤料的制备方法，更佳地包括如下步骤：

1)将贵金属可溶盐的溶液、多孔载体和保护剂混合均匀，还原，烘干得中间产物；

2)将所述中间产物与有机胺溶液混合均匀，烘干即可。

该优选方案中，利用聚乙烯亚胺分子在吸附甲醛前后的荧光变化，并通过贵金属表面等离子体共振放大该荧光效应，从而使负载在多孔载体上的有机胺的消耗可以被真实的、直接的观察到。

本发明中，所述多孔载体较佳地为介孔分子筛、介孔氧化硅或氧化铝气凝胶和介孔硅胶中的一种或多种。其中，所述介孔分子筛的型号较佳地为sba15和/或mcm41。其中，介孔具有本领域常规含义，是指孔径在2-50nm内。

本发明中，有机胺溶液为按照本领域常规方法将有机胺溶解在甲醇或乙醇或去离子水中获得。

本发明中，聚乙烯亚胺的分子量较佳地为600-70000g/mol，更佳地为1800-70000g/mol。

本发明中，所述有机胺溶液中的有机胺的用量较佳地为≤0.5g/g多孔载体。

其中，所述多乙烯多胺为本领域常规物质，例如四乙烯五胺、五乙烯六胺。

步骤1)中，所述贵金属可溶盐中的贵金属具有本领域常规含义，一般指金(au)、银(ag)和铂族金属(钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、锇(os)、铱(ir)、铂(pt))等8种金属元素，本发明中优选pt、ag和au中的一种或多种。更佳地，所述贵金属可溶盐为氯铂酸、氯金酸和硝酸银中的一种或多种。

步骤1)中，贵金属可溶盐的溶液为按照本领域常规方法将贵金属可溶盐溶解在去离子水中获得。贵金属可溶盐的溶液中贵金属可溶盐的摩尔浓度较佳地为0.0007～0.001mol/l。

步骤1)中，所述多孔载体与贵金属可溶盐的溶液的质量体积之比较佳地为2g：20ml～2g:100ml，更佳地为2g：50ml。

步骤1)中，所述保护剂为本领域常规的用于保护多孔载体的物质，较佳地为聚乙二醇。其中，聚乙二醇的分子量较佳地为200-20000g/mol。所述的保护剂的加入体积较佳地为≤1ml/g多孔载体。

步骤1)中，所述混合均匀较佳地按照如下步骤进行：先将多孔载体均匀分散在贵金属可溶盐的溶液中，再向溶液中加入保护剂，搅拌均匀即可。

步骤1)中，所述还原为使用本领域常规的加入还原剂的方式进行，所述还原剂为本领域常规的可以还原贵金属的物质，较佳地为抗坏血酸、硼氢化钠、硼氢化钾和甲酸的水溶液中的一种或多种，更佳地为抗坏血酸的水溶液和/或硼氢化钠的水溶液。抗坏血酸的水溶液中，抗坏血酸的浓度较佳地为1mol/l。硼氢化钠的水溶液中，硼氢化钠的浓度较佳地为1mol/l。较佳地，所述的还原剂的加入摩尔量为贵金属可溶盐的摩尔量的1～3倍。

步骤1)中，所述的烘干之前，较佳地还进行去除溶剂的操作。所述去除溶剂的操作可按照本领域常规的步骤进行：在加热过程中伴以磁力搅拌，至溶剂完全挥发。其中，加热的温度较佳地为60℃，加热和搅拌持续的时间较佳地为1h。

步骤1)中，所述的烘干为常规的烘箱烘干。所述烘干的具体条件优选：105℃，1h～10h。

本发明中，步骤1)形成的中间产物为负载在多孔载体孔道内的被保护剂包覆的纳米贵金属团簇。

步骤2)中，所述混合均匀较佳地按照如下步骤进行：将步骤1)所得中间产物均匀分散在有机胺溶液中即可。

步骤2)中，所述的烘干之前，较佳地还进行去除溶剂的操作。所述去除溶剂的操作可按照本领域常规的步骤进行：在加热过程中伴以磁力搅拌，至溶剂完全挥发。其中，加热的温度较佳地为50-80℃。

步骤2)中，所述的烘干为常规的烘箱烘干。所述烘干的具体条件优选：60-100℃，1-24h，例如60-80℃，12h。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的壁画具有美观装饰作用，同时具有甲醛净化功能，且能指示何时需要更换过滤材料。

附图说明

图1为本申请实施例1的甲醛净化装饰壁画的立体结构示意图。

图2为图1的爆炸结构示意图。

图3为实施例1的滤料支撑体的立体结构示意图。

图4为实施例1的检视窗的立体结构示意图。

图5为图4的后视图。

图6为图5中的检视窗进一步包含紫外灯管的主视图。

图7是图6中紫外灯管的立体结构示意图。

图8为图2中检视窗的左视图。

图9为实施例1的壁画框架的立体结构示意图。

图10为图9的主视图。

附图标记说明如下：

外罩1

滤料支撑体2

检视窗3

紫外灯管31

壁画框架4

槽孔41

凹槽42

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

本实施例中，提供了一种甲醛净化装饰壁画，如图1-10所示，其包括一壁画框架4，壁画框架4的内部依次套设有一外罩1、一滤料支撑体2和一壁画层(图中未示出)；滤料支撑体2的内部填充有可吸附甲醛、并具有荧光效应的滤料；壁画框架4的一侧边上开设个两个相邻凹槽42，两个凹槽42的上方共同盖设有一透明的检视窗3，检视窗3分别与两个凹槽42围合形成两个独立的过滤网格单元，这两个过滤网格单元中均填充有滤料，其中一个过滤网格单元与检视窗3的两端围合形成四周密封的结构，另一个过滤网格单元为两端开口的结构，检视窗3内还设有贯通于这两个过滤网格单元内部的紫外灯管31。

本实施例中，壁画层与滤料支撑体2之间留有一间隙，以便于空气进入。另外，在壁画的悬挂过程中，一般将壁画层设于整个甲醛净化装饰壁画的最外侧，空气从外罩1一侧进入滤网，同时壁画层这一侧也可能有空气进入滤网。

本实施例中，壁画框架4为长方体形状，滤料支撑体2由若干个具有平行气体通道的过滤网格单元组成，过滤网格单元的形状为方形。滤料的填充方式为将滤料以物理填装方式设于过滤网格单元的内部。

本实施例中，滤料的制备方法如下：

将含氯金酸0.012g的溶液加入50ml去离子水中，将2g介孔硅胶分散在上述溶液中，加入1ml聚乙二醇(分子量为200g/mol)，搅拌浸渍2h；进一步加入0.1ml1m的碱性硼氢化钠溶液，60℃下搅拌1h，进一步在105℃下烘干得样品①。将0.25ml(聚乙烯亚胺的密度与水接近，可按照水的密度换算)分子量1800g/mol的聚乙烯亚胺溶解在甲醇中，磁力搅拌充分溶解后，缓慢加入样品①，常温搅拌一段时间，加热到70℃，将溶剂挥发去除，所得固体在烘箱80℃烘干，得最终样品。

经检测，滤料的甲醛动态吸附容量为68.6mg/g。

其中，甲醛动态吸附容量是基于动态吸附穿透曲线计算得到的吸附容量，即一定浓度、一定流量的甲醛气体持续通过吸附剂床层，刚开始时床层出口的甲醛浓度是0，随着实验进行，吸附剂逐渐被消耗，直到出口甲醛浓度不为0时即为穿透，定义出口浓度达到进口浓度的10％时为穿透点，将出口浓度和时间分别为横纵坐标作图得到穿透曲线，据此计算得到的吸附容量即为动态吸附容量。

本实施例所示数据皆基于动态穿透曲线实验，甲醛通过挥发配气瓶产生，配气瓶中装入多聚甲醛固体，载气流经配气瓶将甲醛带出，并与稀释气混合，通过控制载气和稀释气的流量来控制甲醛浓度。配气瓶放置在冰箱中恒温，以得到稳定的甲醛浓度。实验参数为：

甲醛流量50sccm，空气总流量500sccm；

冰箱温度12℃，挥发瓶中多聚甲醛1g；

常用湿度50％左右，环境恒温26℃；

吸附剂用量0.2g，研磨过筛至40-60目，对应质量空速约150000h-¹。

本实施例中，同时在检视窗3内安装密封结构的过滤网格单元，作为参考模块，参考模块由透明玻璃或亚克力容器封装与滤网厚度相同的滤料，参考模块不与外界空气接触，起到颜色对比参考的作用。

本实施例中，壁画还设有与紫外灯管31相配合的供电部分，供电部分一般设于壁画框架4外。其中，该紫外灯管31可以提供紫外光源波长在254nm-400nm之间的任意单色或混色紫外光，紫外灯管31安装在检视窗上，可以同时照射滤网主体的滤料和参考模块的滤料。供电部分包含一个开关，可以控制紫外灯管31的点亮和关闭。

壁画框架4中，对应紫外灯管31的端头位置处，还开设一槽孔41，槽孔41用于提供紫外灯管31与供电部分连接的空间。检视窗3设有一透明夹层，紫外灯管31固定设于透明夹层内，而不与过滤网格单元中填充的滤料直接接触。

外罩1为网格布，网格布的孔径小于滤料的尺寸，以保证滤料不会掉落出来。

本实施例中，还含有一密封条，壁画框架4周围最后通过密封条完成密封，使滤网四周保持气密性，气流只能从平行气体通道流经滤网。

本实施例中，壁画框体4内填充的是新型甲醛吸附材料，该材料在吸附甲醛后，荧光特征发生变化，在紫外光照射下，呈现出明显的颜色变化，并进一步可以与壁画框体4上的紫外光源组件以及参考模块形成对比；据此可以准确地判断材料是否有效以及何时失效。

本实施例的机理在于：当紫外灯管31关闭时，不能观察到滤料与参考模块之间的颜色差异；当滤料刚尚未开始工作时，紫外灯管31的光只能激发胺基压荧光团的荧光且被贵金属等离子体表面共振增强，此时参考模块和滤料支撑体2中的滤料都显示蓝色荧光；当滤料吸附甲醛后，消耗的部分在紫外光激发下产生黄绿光，此时参考模块仍然为蓝色荧光；随着吸附继续进行，变色的部分越来越多且开始呈现出渐变色，用户通过透明的检视窗3可以直接观察滤料支撑体2中的滤料的耗尽情况。由于材料是由高分子胺与甲醛反应后产生的自显色现象，无额外的显色剂添加，故颜色变化可以最客观的指示材料本身的消耗程度。可以使用户客观、直接的了解滤料支撑体2中的滤料耗尽情况，对滤料是否在起作用以及何时需要更换有准确的指示作用。

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