一种银系除臭剂的制备及应用研究

张 林，席 璠，刘 冰

(1.营口理工学院化学与材料工程系，辽宁 营口 115000;2.辽南技师学院，辽宁 营口 115000)

随着人们生活水平的提高和对身体健康的重视，空气质量成为继饮食安全之后又一引起人们关注的焦点。人们对空气质量的要求越来越高，对于空气中的有毒有害气体，例如汗臭味、体臭味、香烟味及油烟味等都是人们所厌弃的。近年来，因室内环境质量问题而导致的白血病、癌症、呼吸道疾病、血液性疾病、死胎、畸形儿、皮肤病等病症发病率逐年升高[1-3]。因此各种各样的除臭剂如冰箱去味剂，厕所除臭剂，空气清新剂等相继上市，市场规模逐渐增大。国内外将除臭剂的研究一直作为研究的重点，安全、高效、多功能除臭剂更是未来除臭剂发展的重点。

目前市面上除臭剂的种类很多，其中大多数产品的主要作用是氧化杀菌，其杀菌效果强，能够根除产生臭气的腐败细菌，但对已经产生于空气中的臭气很难快速去除，所以这类除臭剂的除臭效果不理想；另外，市面上还有一些其他产品，如香精、植物提取液等，能够将空气中的臭气分子溶解吸附，却很难达到杀灭腐败细菌的目的，所以其除臭效果持久性差；两种不同的除臭方法均不能实现有效的除臭[4-5]。此外，国内外还有许多种空气除臭剂。 固体剂型可分为膏型和颗粒型。 液体制剂可分为挥发性和喷雾型。因此，根据以上资料显示，除臭剂还有很大的发展前景。

为此本文制备一种新型银系除臭凝胶，该凝胶采用富里酸银作为主要成分[6-10]，再添加海藻酸钠作为稳定剂制备而成。其结合了银离子抑菌杀菌和有着“黄金物质”之称的富里酸的选择性特性、抑制或补充机体的免疫反应能力等全部优点，真正做到除醛、除菌、除异味。

1 实验部分

1.1 药品和仪器

富里酸银(微反应器法制备)，海藻酸钠(天津市大茂化学试剂厂)，氯化钙二水(分析纯 含量74% 天津市致远化学试剂有限公司)，甲醛溶液 (分析纯 含量37% 天津市致远化学试剂有限公司)，去离子水(自制)。

傅里叶红外光谱仪(WQF-510A 北京瑞利分析仪器有限公司)，热重分析仪(Q500 Waters公司)，超声波清洗器(KQ2200 昆山市超声仪器有限公司)，智能玻璃恒温水浴锅(SYP 巩义市予华仪器有限责任公司)，电子天平(FA2204B 上海佑科仪器仪表有限公司)。

1.2 富里酸银-海藻酸钠凝胶制备工艺

首先用电子天平称取5份质量均为2g的海藻酸钠(研成粉末)；然后配置100mL浓度为1%的氯化钙溶液；再用量筒量取100mL蒸馏水倒入250mL烧杯中，将烧杯置于智能玻璃恒温水浴锅中加热至80℃时再按不同质量比(富里酸银与海藻酸钠质量比为0、0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、0.9∶1)缓慢加入海藻酸钠、富里酸银混合物后在超声和高速搅拌的条件下互混，待完全溶解(大约10min)形成均一粘稠液后再将该粘稠液在不同规格橡胶盒中铺成大约2mm厚，放在100mL浓度为1%的氯化钙溶液中浸泡10min后，再用流水冲洗5min，除去残存的氯化钙，密封保存，即得到富里酸银-海藻酸钠凝胶。

具体操作流程如图1所示。

图1 除臭凝胶制备流程图

1.3 性能表征

1.3.1 FA-Ag系列除臭凝胶的红外谱图分析

图2 FA-Ag系列除臭凝胶红外光谱图

从图2可知FA-Ag系列除臭凝胶在1350 cm-1附近出现一个尖锐的强峰，在1600 cm-1附近出现一个较宽弱谱带，根据有关资料得知产生这种变化的原因应该是FA分子与Ag+之间发生了反应。

由有关文献可以得出结论：FA-Ag系列除臭凝胶中出现的1350 cm-1和1600 cm-1谱带均为υC=O,1600 cm-1属于金属配位的COO-伸缩振动谱带，可证明FA分子与Ag+通过络合作用结合。

1.3.2 海藻酸钠的红外谱图分析

图3 海藻酸钠红外光谱图

结合图3，对海藻酸钠特征峰进行分析； 1600 cm-1左右吸收峰是由COO-不对称伸缩振动引起的窄峰，在1400 cm-1处吸收峰是由C-O的伸缩振动引起的窄峰。另外，由于C-的伸缩振动，在3650～3200cm-1处出现一个较宽的吸收峰。

1.3.3 富里酸银-海藻酸钠凝胶的红外谱图分析

图4 富里酸银-海藻酸钠凝胶红外光谱图

将图4与图3对比发现，富里酸银-海藻酸钠凝胶在1600 cm-1处出现一个较宽的吸收峰，这是因为海藻酸钠中的COO-基团与Ag+发生相互作用所致。与之相似，由于富里酸与海藻酸钠离子间作用，导致在1050 cm-1附近处的小吸收峰消失了。

结合以上结果，可说明富里酸银和海藻酸钠可以发生如氢键等物理作用，所以本文所制得富里酸银-海藻酸钠凝胶是一种物理凝胶。

1.3.4 FA-Ag系列除臭凝胶的热重分析

从图5中可以看出：FA-Ag系列除臭凝胶热重曲线与FA热重曲线有明显的区别，FA热失重速率远远高于FA-Ag除臭凝胶的热失重速率，该结果表明FA与Ag+在该实验条件下发生了反应生成FA银络合物。该络合物的生成使得自身的稳定性显著提高，从而当升温至同一温度如250 ℃时，FA-Ag系列除臭凝胶失重百分比约为5%～10%，远低于FA的约为35%。

就FA-Ag系列除臭凝胶来说，其热分解温度随着参加反应的Ag+含量的增加而逐渐升高。当温度升高至250 ℃时，FA-Ag(1∶3)除臭凝胶失重质量为总质量12.50%，而FA-Ag(1∶10)除臭凝胶仅失重6.14 %。这是由于随着参加反应的Ag+含量的增加，单个FA分子可以与更多个Ag+络合，进而提高了除臭凝胶的稳定性。FA-Ag系列除臭凝胶在升温初期失重速率缓慢，当温度升至150 ℃后便快速失重，对照FA分子热失重曲线可看出，在150 ℃之前主要是FA分子自身发生分解，而150 ℃之后则主要发生FA与Ag+之间络合作用发生分解。

图5 FA-Ag系列除臭凝胶热重情况

2 甲醛气体含量的测定及结果分析

首先准备6个50mL的干净烧杯，分别粘贴1、2、3、4、5、6字样的标签，量取6份HCHO含量均为37%的甲醛溶液于6个烧杯中，每份均为10mL；然后分别加入富里酸银与海藻酸钠质量比为0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、0.9∶1的富里酸银-海藻酸钠凝胶和不添加富里酸银的海藻酸钠凝胶于1、2、3、4、5号烧杯中，5号烧杯作为空白对照，6号烧杯中加入与凝胶同等质量的颗粒状活性炭，密封，最后每隔10min用便携式气体浓度检测仪测量一次甲醛气体含量，共测量7次，并记录下数据。

图6 甲醛气体含量(A)变化图

图6中0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、0.9∶1、0指富里酸银与海藻酸钠的质量比，GAC指颗粒准活性炭。由图6可以看出，对于富里酸银和海藻酸钠任意配比的凝胶，其均对甲醛有一定的吸附作用，且吸附效果在10min后基本趋于稳定，但添加了富里酸银的凝胶的吸附效果远远强于不添加富里酸银的凝胶的吸附效果；在吸附时间达到50min后，添加了富里酸银-海藻酸钠凝胶的烧杯中甲醛气体的含量平均减小到了0.1mg/L，当富里酸银与海藻酸钠质量比为0.9∶1时，其对甲醛的吸附效果达到了不添加富里酸银凝胶的10倍左右，将甲醛含量减小到了0.05mg/L，随着富里酸银在凝胶中所占比的增加，其对甲醛的吸附效果越来越明显；另外，在加入颗粒状活性炭的烧杯中，甲醛气体的含量也明显减少，最终稳定在0.1mg/L左右，但相对于富里酸银-海藻酸钠凝胶的0.05mg/L，显然颗粒状活性炭的吸附性较差。

3 总结与讨论

社会发展过程中产生了与当前绿色环保的社会建设理念相违背的环境污染问题，对目前生态环境造成严重的威胁，严重地影响着室内外空气质量。而其中HCHO和H2S两种气体作为空气中有毒有害气体的主要成分，因此，文章选择这两种气体作为衡量除臭效果的主要指标。另外，文章中对富里酸银及富里酸银-海藻酸钠除臭凝胶分别进行了性能表征，红外光谱分析表明富里酸与Ag+发生了络合；热重分析显示当富里酸与Ag+质量比为1∶10时，该除臭凝胶的稳定性大大提高；通过吸附性能实验得出，当富里酸银与海藻酸钠质量比0.9∶1时吸附性能最好，使得甲醛气体含量从0.299mg/L减小到0.05mg/L，蒜泥气味含量从9.999mg/L减小到1.365mg/L，臭豆腐气体含量从9.999mg/L减小到2.966mg/L，且对于同等质量的富里酸银-海藻酸钠凝胶和颗粒状活性炭，富里酸银-海藻酸钠凝胶的吸附性能明显优于颗粒状活性炭。