甲醛凈化專利技術(shù)綜述

李現(xiàn)榮

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北 武漢 430000）

1 前言

甲醛是一種無色卻有著有特殊的刺激氣味，當(dāng)其濃度大于0.08m 時(shí)，容易引起眼紅、眼不適、咽喉不適、胸悶、皮炎等，尤其是對剛出生的嬰幼兒或尚年幼的兒童，如果長期吸入甲醛，對身體的危害非常巨大，也是白血病的主要誘因之一。很多時(shí)候，甲醛的含量沒有到達(dá)讓人能明顯聞到的程度，從而被人們所忽視。由于新裝修家庭中不可避免的存在甲醛，其可以通過對皮膚粘膜的刺激或直接吸入人體來產(chǎn)生危害。因此，尋求更有效的方法來去除室內(nèi)甲醛是目前亟需解決的問題。

2 專利技術(shù)發(fā)展

2.1 中國專利分析

由下圖1 可以看出，2012 年以前有關(guān)甲醛凈化的專利申請量非常少，也就是說該研究領(lǐng)域并未引起各界人士足夠的關(guān)注，這可能與當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)有關(guān)，由于人們對室內(nèi)硬軟裝產(chǎn)品的需求不高，家中沒有擺放或安裝大量含有甲醛的家裝，所以沒有大量的甲醛長期浸入體內(nèi)；從2012 年開始逐步重視對甲醛污染的專利保護(hù)，從2015 年到2020 年申請量開始快速增長，盡管中間有所起伏，但總體仍然保持著較高的申請量，足見從2012 年其至今，國內(nèi)對甲醛的凈化處理保持著一個(gè)較高且較穩(wěn)定的重視度。這可能是由于隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平也得到了明顯的提高，對家具家裝的美觀度都有了更高的要求，使得家中擺放了大量的容易釋放甲醛的裝飾或家具，同時(shí)大量的嬰幼兒白血病的產(chǎn)生，也是甲醛引起足夠重視的主要原因之一。

圖1

2.2 甲醛凈化技術(shù)

2.2.1 物理吸附技術(shù)

物理吸附，其利用具有較大的比表面積的材料，來吸附有害氣體，常用的吸附劑為活性炭、沸石、分子篩等[1]。目前專利申請方向主要為如何對吸附劑材料進(jìn)行改性以提高其吸附效率。CN108939813B 通過化學(xué)負(fù)載的方法對活性炭進(jìn)行改性，采用有機(jī)鹽、有機(jī)酸以及有機(jī)氮類的組合作為改性試劑，從而制得了負(fù)載有有效活性物質(zhì)的改性活性炭。該改性活性炭可以有效去除空氣中的甲醛，不僅能夠長時(shí)間不斷消除吸附的甲醛，還不易分散造成二次污染。

2.2.2 化學(xué)吸附技術(shù)

化學(xué)反應(yīng)吸附，主要通過化學(xué)試劑加載在載體上進(jìn)行改性。常見的載體有活性炭、分子篩等。通過聚丙烯酰肼、無機(jī)銨類化合物等物質(zhì)進(jìn)行改性[2]。CN111054178B 公開了一種除甲醛凈化材料，以多孔吸附材料為載體，結(jié)合聚乙烯亞胺和酰胺類氨基酸，得到的產(chǎn)品反應(yīng)速率快，吸附能力強(qiáng)，具有良好的除甲醛效果。

2.2.3 植物凈化技術(shù)

現(xiàn)在新裝修的家庭中，綠蘿、蘆薈等綠色植物已經(jīng)成為眾所周知的用于凈化空氣、清除甲醛的方式之一，活性炭或者茶渣等具有吸附作用的材料也是常用的甲醛吸附材料。基于植物可以有效去除甲醛的現(xiàn)象，采用植物提取物作為原料來去除甲醛成為新的研究方向。CN110898372B 就利用了植物提取物作為吸附甲醛的原料，采用蘆薈、常春藤、鴨腳木、龜背竹、綠蘿等植物中提取出來的的多肽成分，與室內(nèi)的甲醛結(jié)合形成羥甲基衍生物，由于植物提取物中含有大量的羥基及氨基，可以將羥甲基衍生物吸附在植物提取物的表面，從而有效去除甲醛。CN103721288B 則利用純天然植物制備了一種甲醛凈化劑，能夠清除各個(gè)地方的甲醛，清除率高且沒有二次污染。

2.2.4 催化氧化分解技術(shù)

催化氧化分解技術(shù)包括金屬氧化物催化分解技術(shù)和光催化氧化分解技術(shù)，而將二氧化錳是應(yīng)用廣泛的催化劑類型之一。專利公開號為CN111266129B 的申請公開了一種分子篩催化劑，其可以在室溫下凈化甲醛，其以隱鉀錳礦型氧化錳八面體分子篩為載體，以離子形式的銀作為活性組分，整個(gè)制備過程中均采用無毒無害組分，甲醛去除率高。

光催化氧化技術(shù)主要是應(yīng)用較多的催化劑是納米TiO2。TiO2 有三種晶型，分別是銳鈦礦型、金紅石型和板鈦礦型，有光催化作用的主要是銳鈦礦型和金紅石型，其中銳鈦礦型活性較高。CN110538656B 發(fā)明了一種光催化降解甲醛的催化劑，其化學(xué)式為MOx/TiO2，其中TiO2 為金紅石結(jié)構(gòu)，與以銳鈦礦二氧化鈦?zhàn)鳛檩d體的催化劑相比，該催化劑在可見光下催化降解甲醛的效率更高，由于其產(chǎn)物為二氧化碳，也不會(huì)對環(huán)境造成二次污染。

金屬催化氧化分解技術(shù)的研究方向還擴(kuò)展到了更廣的范圍。CN110639542B 發(fā)明了一種在原位雜化催化劑、復(fù)合凝膠，其在室溫條件下即可實(shí)現(xiàn)對甲醛的清除，其采用原位固定方法，將含錳、含鐵化合物和草酸鹽進(jìn)行水熱反應(yīng)得到催化劑，然后再與硅膠混合制備復(fù)合凝膠，其不僅能夠催化分解甲醛，還可在室溫條件下去除低濃度的甲醛，復(fù)合凝膠的形式可使催化劑高效和長效的使用。

2.2.5 其他方法

對于甲醛的去除，除了常用的傳統(tǒng)方法的深入研究外，在專利申請方向上，已經(jīng)開始面向如何縮短甲醛去除時(shí)間、加快甲醛的釋放速度、提高甲醛的去除效率、避免二次污染、簡單有效實(shí)用便捷等方向進(jìn)行探索，與機(jī)械、室內(nèi)設(shè)計(jì)、空間設(shè)計(jì)等進(jìn)行結(jié)合，通過多領(lǐng)域的融合實(shí)現(xiàn)更高效的去除效果。CN110479052B 發(fā)明的是一種空氣凈化裝置貼膜，其主要針對目前用于空氣凈化的負(fù)載型負(fù)離子功能材料結(jié)合強(qiáng)度不足的缺陷而設(shè)計(jì)，提高了負(fù)離子粉與載體的結(jié)合強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)負(fù)離子維持長時(shí)間的釋放。CN110115935B 發(fā)明的是一種新型的多孔材料，在傳統(tǒng)多孔材料上，通過原位再生MnO2、在材料表面增加堿金屬成分兩種方式，來提高多孔材料的有效氧空位，對多孔材料進(jìn)行化學(xué)吸附改性來提高材料對甲醛的化學(xué)吸附能力，然后在對其進(jìn)行抗菌處理，實(shí)現(xiàn)該多孔材料的環(huán)境耐受度該多孔材料可在家用吹風(fēng)機(jī)的溫度下實(shí)現(xiàn)再生，使用周期可提高3 倍左右。CN109924570B 發(fā)明的是一種生物酶和活性炭復(fù)合形成的產(chǎn)物，既增加了活性炭的吸附功能，又還可以利用生物酶降解甲醛，使口罩也可以防護(hù)甲醛，同時(shí)不會(huì)造成二次污染。CN109129782B 發(fā)明的是一種除甲醛凝膠，其在堿性條件下將檸檬酸鐵生成含鐵凝膠，再將其加入管式爐中，通過氧化還原等步驟，再控制氣體的流量、反應(yīng)速率，最終得到可以使甲醛從板材中快速釋放的材料，其是在紅外線下快速加熱得到的。

3 未來技術(shù)發(fā)展

甲醛去除技術(shù)已經(jīng)開始向多元化發(fā)展，追求的已經(jīng)不僅僅是如何提高去除率，如何縮短甲醛去除時(shí)間、加快甲醛的釋放速度、提高甲醛的去除效率、避免二次污染、簡單有效實(shí)用便捷等，將成為專利申請的新趨勢。