一種銀系除臭劑的制備及應(yīng)用研究

張 林，席 璠，劉 冰

(1.營口理工學(xué)院化學(xué)與材料工程系，遼寧 營口 115000;2.遼南技師學(xué)院，遼寧 營口 115000)

隨著人們生活水平的提高和對身體健康的重視，空氣質(zhì)量成為繼飲食安全之后又一引起人們關(guān)注的焦點。人們對空氣質(zhì)量的要求越來越高，對于空氣中的有毒有害氣體，例如汗臭味、體臭味、香煙味及油煙味等都是人們所厭棄的。近年來，因室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量問題而導(dǎo)致的白血病、癌癥、呼吸道疾病、血液性疾病、死胎、畸形兒、皮膚病等病癥發(fā)病率逐年升高[1-3]。因此各種各樣的除臭劑如冰箱去味劑，廁所除臭劑，空氣清新劑等相繼上市，市場規(guī)模逐漸增大。國內(nèi)外將除臭劑的研究一直作為研究的重點，安全、高效、多功能除臭劑更是未來除臭劑發(fā)展的重點。

目前市面上除臭劑的種類很多，其中大多數(shù)產(chǎn)品的主要作用是氧化殺菌，其殺菌效果強(qiáng)，能夠根除產(chǎn)生臭氣的腐敗細(xì)菌，但對已經(jīng)產(chǎn)生于空氣中的臭氣很難快速去除，所以這類除臭劑的除臭效果不理想；另外，市面上還有一些其他產(chǎn)品，如香精、植物提取液等，能夠?qū)⒖諝庵械某魵夥肿尤芙馕?，卻很難達(dá)到殺滅腐敗細(xì)菌的目的，所以其除臭效果持久性差；兩種不同的除臭方法均不能實現(xiàn)有效的除臭[4-5]。此外，國內(nèi)外還有許多種空氣除臭劑。 固體劑型可分為膏型和顆粒型。 液體制劑可分為揮發(fā)性和噴霧型。因此，根據(jù)以上資料顯示，除臭劑還有很大的發(fā)展前景。

為此本文制備一種新型銀系除臭凝膠，該凝膠采用富里酸銀作為主要成分[6-10]，再添加海藻酸鈉作為穩(wěn)定劑制備而成。其結(jié)合了銀離子抑菌殺菌和有著“黃金物質(zhì)”之稱的富里酸的選擇性特性、抑制或補(bǔ)充機(jī)體的免疫反應(yīng)能力等全部優(yōu)點，真正做到除醛、除菌、除異味。

1 實驗部分

1.1 藥品和儀器

富里酸銀(微反應(yīng)器法制備)，海藻酸鈉(天津市大茂化學(xué)試劑廠)，氯化鈣二水(分析純 含量74% 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)，甲醛溶液 (分析純 含量37% 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)，去離子水(自制)。

傅里葉紅外光譜儀(WQF-510A 北京瑞利分析儀器有限公司)，熱重分析儀(Q500 Waters公司)，超聲波清洗器(KQ2200 昆山市超聲儀器有限公司)，智能玻璃恒溫水浴鍋(SYP 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)，電子天平(FA2204B 上海佑科儀器儀表有限公司)。

1.2 富里酸銀-海藻酸鈉凝膠制備工藝

首先用電子天平稱取5份質(zhì)量均為2g的海藻酸鈉(研成粉末)；然后配置100mL濃度為1%的氯化鈣溶液；再用量筒量取100mL蒸餾水倒入250mL燒杯中，將燒杯置于智能玻璃恒溫水浴鍋中加熱至80℃時再按不同質(zhì)量比(富里酸銀與海藻酸鈉質(zhì)量比為0、0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、0.9∶1)緩慢加入海藻酸鈉、富里酸銀混合物后在超聲和高速攪拌的條件下互混，待完全溶解(大約10min)形成均一粘稠液后再將該粘稠液在不同規(guī)格橡膠盒中鋪成大約2mm厚，放在100mL濃度為1%的氯化鈣溶液中浸泡10min后，再用流水沖洗5min，除去殘存的氯化鈣，密封保存，即得到富里酸銀-海藻酸鈉凝膠。

具體操作流程如圖1所示。

圖1 除臭凝膠制備流程圖

1.3 性能表征

1.3.1 FA-Ag系列除臭凝膠的紅外譜圖分析

圖2 FA-Ag系列除臭凝膠紅外光譜圖

從圖2可知FA-Ag系列除臭凝膠在1350 cm-1附近出現(xiàn)一個尖銳的強(qiáng)峰，在1600 cm-1附近出現(xiàn)一個較寬弱譜帶，根據(jù)有關(guān)資料得知產(chǎn)生這種變化的原因應(yīng)該是FA分子與Ag+之間發(fā)生了反應(yīng)。

由有關(guān)文獻(xiàn)可以得出結(jié)論：FA-Ag系列除臭凝膠中出現(xiàn)的1350 cm-1和1600 cm-1譜帶均為υC=O,1600 cm-1屬于金屬配位的COO-伸縮振動譜帶，可證明FA分子與Ag+通過絡(luò)合作用結(jié)合。

1.3.2 海藻酸鈉的紅外譜圖分析

圖3 海藻酸鈉紅外光譜圖

結(jié)合圖3，對海藻酸鈉特征峰進(jìn)行分析； 1600 cm-1左右吸收峰是由COO-不對稱伸縮振動引起的窄峰，在1400 cm-1處吸收峰是由C-O的伸縮振動引起的窄峰。另外，由于C-的伸縮振動，在3650～3200cm-1處出現(xiàn)一個較寬的吸收峰。

1.3.3 富里酸銀-海藻酸鈉凝膠的紅外譜圖分析

圖4 富里酸銀-海藻酸鈉凝膠紅外光譜圖

將圖4與圖3對比發(fā)現(xiàn)，富里酸銀-海藻酸鈉凝膠在1600 cm-1處出現(xiàn)一個較寬的吸收峰，這是因為海藻酸鈉中的COO-基團(tuán)與Ag+發(fā)生相互作用所致。與之相似，由于富里酸與海藻酸鈉離子間作用，導(dǎo)致在1050 cm-1附近處的小吸收峰消失了。

結(jié)合以上結(jié)果，可說明富里酸銀和海藻酸鈉可以發(fā)生如氫鍵等物理作用，所以本文所制得富里酸銀-海藻酸鈉凝膠是一種物理凝膠。

1.3.4 FA-Ag系列除臭凝膠的熱重分析

從圖5中可以看出：FA-Ag系列除臭凝膠熱重曲線與FA熱重曲線有明顯的區(qū)別，F(xiàn)A熱失重速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于FA-Ag除臭凝膠的熱失重速率，該結(jié)果表明FA與Ag+在該實驗條件下發(fā)生了反應(yīng)生成FA銀絡(luò)合物。該絡(luò)合物的生成使得自身的穩(wěn)定性顯著提高，從而當(dāng)升溫至同一溫度如250 ℃時，F(xiàn)A-Ag系列除臭凝膠失重百分比約為5%～10%，遠(yuǎn)低于FA的約為35%。

就FA-Ag系列除臭凝膠來說，其熱分解溫度隨著參加反應(yīng)的Ag+含量的增加而逐漸升高。當(dāng)溫度升高至250 ℃時，F(xiàn)A-Ag(1∶3)除臭凝膠失重質(zhì)量為總質(zhì)量12.50%，而FA-Ag(1∶10)除臭凝膠僅失重6.14 %。這是由于隨著參加反應(yīng)的Ag+含量的增加，單個FA分子可以與更多個Ag+絡(luò)合，進(jìn)而提高了除臭凝膠的穩(wěn)定性。FA-Ag系列除臭凝膠在升溫初期失重速率緩慢，當(dāng)溫度升至150 ℃后便快速失重，對照FA分子熱失重曲線可看出，在150 ℃之前主要是FA分子自身發(fā)生分解，而150 ℃之后則主要發(fā)生FA與Ag+之間絡(luò)合作用發(fā)生分解。

圖5 FA-Ag系列除臭凝膠熱重情況

2 甲醛氣體含量的測定及結(jié)果分析

首先準(zhǔn)備6個50mL的干凈燒杯，分別粘貼1、2、3、4、5、6字樣的標(biāo)簽，量取6份HCHO含量均為37%的甲醛溶液于6個燒杯中，每份均為10mL；然后分別加入富里酸銀與海藻酸鈉質(zhì)量比為0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、0.9∶1的富里酸銀-海藻酸鈉凝膠和不添加富里酸銀的海藻酸鈉凝膠于1、2、3、4、5號燒杯中，5號燒杯作為空白對照，6號燒杯中加入與凝膠同等質(zhì)量的顆粒狀活性炭，密封，最后每隔10min用便攜式氣體濃度檢測儀測量一次甲醛氣體含量，共測量7次，并記錄下數(shù)據(jù)。

圖6 甲醛氣體含量(A)變化圖

圖6中0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、0.9∶1、0指富里酸銀與海藻酸鈉的質(zhì)量比，GAC指顆粒準(zhǔn)活性炭。由圖6可以看出，對于富里酸銀和海藻酸鈉任意配比的凝膠，其均對甲醛有一定的吸附作用，且吸附效果在10min后基本趨于穩(wěn)定，但添加了富里酸銀的凝膠的吸附效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于不添加富里酸銀的凝膠的吸附效果；在吸附時間達(dá)到50min后，添加了富里酸銀-海藻酸鈉凝膠的燒杯中甲醛氣體的含量平均減小到了0.1mg/L，當(dāng)富里酸銀與海藻酸鈉質(zhì)量比為0.9∶1時，其對甲醛的吸附效果達(dá)到了不添加富里酸銀凝膠的10倍左右，將甲醛含量減小到了0.05mg/L，隨著富里酸銀在凝膠中所占比的增加，其對甲醛的吸附效果越來越明顯；另外，在加入顆粒狀活性炭的燒杯中，甲醛氣體的含量也明顯減少，最終穩(wěn)定在0.1mg/L左右，但相對于富里酸銀-海藻酸鈉凝膠的0.05mg/L，顯然顆粒狀活性炭的吸附性較差。

3 總結(jié)與討論

社會發(fā)展過程中產(chǎn)生了與當(dāng)前綠色環(huán)保的社會建設(shè)理念相違背的環(huán)境污染問題，對目前生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅，嚴(yán)重地影響著室內(nèi)外空氣質(zhì)量。而其中HCHO和H2S兩種氣體作為空氣中有毒有害氣體的主要成分，因此，文章選擇這兩種氣體作為衡量除臭效果的主要指標(biāo)。另外，文章中對富里酸銀及富里酸銀-海藻酸鈉除臭凝膠分別進(jìn)行了性能表征，紅外光譜分析表明富里酸與Ag+發(fā)生了絡(luò)合；熱重分析顯示當(dāng)富里酸與Ag+質(zhì)量比為1∶10時，該除臭凝膠的穩(wěn)定性大大提高；通過吸附性能實驗得出，當(dāng)富里酸銀與海藻酸鈉質(zhì)量比0.9∶1時吸附性能最好，使得甲醛氣體含量從0.299mg/L減小到0.05mg/L，蒜泥氣味含量從9.999mg/L減小到1.365mg/L，臭豆腐氣體含量從9.999mg/L減小到2.966mg/L，且對于同等質(zhì)量的富里酸銀-海藻酸鈉凝膠和顆粒狀活性炭，富里酸銀-海藻酸鈉凝膠的吸附性能明顯優(yōu)于顆粒狀活性炭。