甲醛凈化專利技術綜述

李現榮

（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，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，當其濃度大于0.08m 時，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。很多時候，甲醛的含量沒有到達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生危害。因此，尋求更有效的方法來去除室內甲醛是目前亟需解決的問題。

2 專利技術發展

2.1 中國專利分析

由下圖1 可以看出，2012 年以前有關甲醛凈化的專利申請量非常少，也就是說該研究領域并未引起各界人士足夠的關注，這可能與當時經濟的發展狀態有關，由于人們對室內硬軟裝產品的需求不高，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；從2012 年開始逐步重視對甲醛污染的專利保護，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，國內對甲醛的凈化處理保持著一個較高且較穩定的重視度。這可能是由于隨著經濟的發展，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，同時大量的嬰幼兒白血病的產生，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

2.2.1 物理吸附技術

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行改性以提高其吸附效率。CN108939813B 通過化學負載的方法對活性炭進行改性，采用有機鹽、有機酸以及有機氮類的組合作為改性試劑，從而制得了負載有有效活性物質的改性活性炭。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 化學吸附技術

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

2.2.3 植物凈化技術

現在新裝修的家庭中，綠蘿、蘆薈等綠色植物已經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，與室內的甲醛結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

催化氧化分解技術包括金屬氧化物催化分解技術和光催化氧化分解技術，而將二氧化錳是應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。

光催化氧化技術主要是應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 發明了一種光催化降解甲醛的催化劑，其化學式為MOx/TiO2，其中TiO2 為金紅石結構，與以銳鈦礦二氧化鈦作為載體的催化劑相比，該催化劑在可見光下催化降解甲醛的效率更高，由于其產物為二氧化碳，也不會對環境造成二次污染。

金屬催化氧化分解技術的研究方向還擴展到了更廣的范圍。CN110639542B 發明了一種在原位雜化催化劑、復合凝膠，其在室溫條件下即可實現對甲醛的清除，其采用原位固定方法，將含錳、含鐵化合物和草酸鹽進行水熱反應得到催化劑，然后再與硅膠混合制備復合凝膠，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，除了常用的傳統方法的深入研究外，在專利申請方向上，已經開始面向如何縮短甲醛去除時間、加快甲醛的釋放速度、提高甲醛的去除效率、避免二次污染、簡單有效實用便捷等方向進行探索，與機械、室內設計、空間設計等進行結合，通過多領域的融合實現更高效的去除效果。CN110479052B 發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載型負離子功能材料結合強度不足的缺陷而設計，提高了負離子粉與載體的結合強度，可實現負離子維持長時間的釋放。CN110115935B 發明的是一種新型的多孔材料，在傳統多孔材料上，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，對多孔材料進行化學吸附改性來提高材料對甲醛的化學吸附能力，然后在對其進行抗菌處理，實現該多孔材料的環境耐受度該多孔材料可在家用吹風機的溫度下實現再生，使用周期可提高3 倍左右。CN109924570B 發明的是一種生物酶和活性炭復合形成的產物，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，使口罩也可以防護甲醛，同時不會造成二次污染。CN109129782B 發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 未來技術發展

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