CN107754808A - 活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法及其产品和应用，将方孔活性炭、椰壳活性炭或木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥；将硝酸铁溶液以及硝酸锌溶液倒入高锰酸钾溶液中充分搅拌，将活性炭加入上述溶液中，充分搅拌，然后将该混合液过滤、充分洗涤、干燥，获得活性炭负载锰铁锌催化剂。本发明利用高锰酸钾与活性炭的氧化还原反应，锰铁锌氧化物会在方孔活性炭的缺陷处形成，管道中富集的锰铁锌氧化物使得方孔中的电子密度大幅度增强，该发明克服了活性炭吸附法存在二次释放以及纯水钠锰矿氧化锰寿命低的缺点，具有长寿命，高甲醛去除率的特点，适用于家庭、停车场等半封闭空间甲醛的催化消除。

Description

活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法及其产品和应用，尤其是涉及一种用于常温低浓度甲醛催化消除的负载型催化剂的制备方法及应用。
背景技术
甲醛污染是目前受到人们广泛关注的环保问题之一，国家职业安全和健康组织已经公布甲醛可能对人有致癌作用。大量文献记载，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常等方面。我国《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)规定，工业废气中甲醛的最高允许排放浓度为25mg/m3；《室内空气中甲醛的卫生标准》（GB/T16127-1995）规定甲醛最高容许浓度为0.08 mg/m3；中国卫生部标准，车间空气中甲醛最高允许浓度3 mg/m3。近年来，甲醛废气污染问题已受到了人们的普遍重视，其治理技术和方法主要有反应吸收法、生物净化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、燃烧法、水钠锰矿氧化锰催化等方法，然而由于室内空间甲醛浓度低，治理难度大，燃烧以及臭氧氧化等方法由于存在处理成本高以及引起二次污染等因素难以用于室内甲醛净化；反应吸收法、生物净化法、光催化氧化法以及水钠锰矿氧化锰催化法由于其寿命短、净化效率低等局限性难以大规模推广，因此室内低浓度甲醛废气的净化处理成为近年来国内外大气污染治理技术研究领域中的热点课题和难题之一。
热催化能够将甲醛分解为二氧化碳和水，不会产生二次污染，是一种完全降解的方式，受到本领域研究者的重视，但是目前热催化主要水钠锰矿氧化锰，其成型工艺较为复杂，其负载方式需要额外的基材，例如铝基材料（CN 105921145）、无纺布（CN 103480267），负载方式不可避免催化材料的浪费，无法全部负载到基材上。本专利针对性的利用易于与高锰酸钾反应的活性炭，使得掺杂的氧化锰负载到活性炭上，高锰酸钾利用率高，可达到99%以上，生成的催化材料不易脱落，解决了催化材料的负载难题以及活性炭材料易吸附饱的问题，本发明采用的制备方法结合了锰系催化剂的热催化以及活性炭材料两者的优点，使得其具有优异的性能。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于：提供一种活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供上述制备方法获得的活性炭负载锰铁锌催化剂产品。
本发明的又一目的在于提供上述活性炭负载锰铁锌催化剂的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一定质量的方孔活性炭（丰富的管状孔道）、椰壳活性炭或木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥；
（2）配制浓度为1wt‰~6wt‰的高锰酸钾水溶液，并将适量的硝酸铁溶液以及硝酸锌溶液倒入高锰酸钾水溶液中充分搅拌1小时，其中，高锰酸钾与硝酸铁、硝酸锌的质量比为3:2:1；
（3）将一定配比的活性炭加入上述溶液中，充分搅拌2~4小时，然后将该混合液过滤、充分洗涤、干燥，获得活性炭负载锰铁锌催化剂，其中，活性炭与高锰酸钾的质量比为（3~30）:1。
本发明还提供一种活性炭负载锰铁锌催化剂，根据上述所述方法制得到。
本发明也提供了一种活性炭负载锰铁锌催化剂用于常温低浓度甲醛催化氧化消除的应用。
本发明利用高锰酸钾与活性炭晶格缺陷的氧化还原反应，使得锰铁锌氧化物会在方孔活性炭管状孔道中形成，富集的锰铁锌氧化物使得方孔中的电子密度大幅度增强，制得的活性炭负载锰铁锌催化剂对甲醛的初始转化率可高达100%，此外，能够在较长的时间内保持甲醛的去除率在99%以上，具有较高的活性，使得其在家庭或者半封闭空间场所的甲醛净化具有很大的优势。
本发明通过大量实验发现，方孔活性炭大量的不规则六边形晶格缺陷使得其易与高锰酸钾反应，锰铁锌氧化物会在方孔活性炭管状孔道中形成，方孔中富集的锰铁锌氧化物使得电子密度大大增强，进而使得获得的活性炭负载锰铁锌催化剂对甲醛有着优异的性能。
本发明活性炭负载锰铁锌催化剂适用于室内低浓度甲醛废气的净化消除，克服了活性炭吸附法存在二次释放以及纯水钠锰矿氧化锰寿命低的缺点，具有长寿命，高甲醛去除率的特点，适用于家庭、停车场等半封闭空间甲醛的催化消除。
附图说明
图1为实施例1的SEM形貌图；
图2为实施例3的SEM形貌图。
具体实施方式
以下实例用于更详细地说明本发明，但本发明并不限于此。用于甲醛催化消除的所有催化剂活性评价在固定床微反应器（内径8mm 石英，长250mm）中进行，测试方法可为：在反应器中通入含氧甲醛废气，所述的含氧甲醛废气中包括甲醛，N2和O2，以含氧甲醛废气中的O2为氧化剂，在室温（25℃±5℃）条件下将甲醛催化氧化脱除。其中，所述的含氧甲醛废气中O2含量为～21%，甲醛 的含量为～5 mg/m3，其余为N2。气体流量500ml/min。催化材料的用量为0.3ml。
对比例1
用去离子水以及无水乙醇充分洗涤活性炭，于60℃烘箱中烘干，获得对比例1。下表中列出催化剂的初始转化率以及寿命。
实施例1
将0.9g高锰酸钾（KMnO4）溶解在100ml去离子水中，并将1mol/L的硝酸铁和硝酸锌溶液倒入高锰酸钾溶液中，室温下，充分搅拌1h，记为溶液1。将3g椰壳活性炭、方孔活性炭以及木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥后，分别加入溶液1，再次剧烈搅拌1h后，将混合液过滤，用去离子水充分洗涤，于60℃烘箱中烘干，制得活性炭负载锰铁锌催化剂1。下表中列出催化剂的初始转化率以及寿命。
图1为本实施例的SEM形貌图。
实施例2
将0.6g高锰酸钾（KMnO4）溶解在100ml去离子水中，并将0.7 mol/L的硝酸铁和硝酸锌溶液倒入高锰酸钾溶液中，室温下，充分搅拌1h，记为溶液2。将3g椰壳活性炭、方孔活性炭以及木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥后，分别加入溶液1，再次剧烈搅拌1h后，将混合液过滤，用去离子水充分洗涤，于60℃烘箱中烘干，制得活性炭负载锰铁锌催化剂2。下表中列出催化剂的初始转化率以及寿命。
实施例3
将0.3g高锰酸钾（KMnO4）溶解在100ml去离子水中，并将0.5 mol/L的硝酸铁和硝酸锌溶液倒入高锰酸钾溶液中，室温下，充分搅拌1h，记为溶液3。将3g椰壳活性炭、方孔活性炭以及木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥后，分别加入溶液1，再次剧烈搅拌1h后，将混合液过滤，用去离子水充分洗涤，于60℃烘箱中烘干，制得活性炭负载锰铁锌催化剂3。下表中列出催化剂的初始转化率以及寿命。
图2为本实施例3的SEM形貌图。
实施例4
将0.1g高锰酸钾（KMnO4）溶解在100ml去离子水中，室温下，充分搅拌1h，记为溶液1。将3g椰壳活性炭、方孔活性炭以及木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥后，分别加入溶液1，再次剧烈搅拌1h后，将混合液过滤，用去离子水充分洗涤，于60℃烘箱中烘干，制得活性炭负载锰铁锌催化剂4。下表中列出催化剂的初始转化率以及寿命。
。

Claims (3)

1.一种活性炭负载锰铁锌催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将方孔活性炭、椰壳活性炭或木质活性炭用去离子水以及无水乙醇充分洗涤、干燥；
（2）配制浓度为1wt‰~6wt‰的高锰酸钾水溶液，并将硝酸铁溶液以及硝酸锌溶液倒入高锰酸钾水溶液中充分搅拌1小时的溶液，其中，高锰酸钾与硝酸铁、硝酸锌的质量比为3:2:1；
（3）将上述活性炭加入上述溶液中，充分搅拌2~4小时得混合液，然后将该混合液过滤、充分洗涤、干燥，获得活性炭负载锰铁锌催化剂，其中活性炭与高锰酸钾的质量比为（3~30）:1。
2.一种活性炭负载锰铁锌催化剂，其特征在于，根据权利要求1所述方法制得到。
3.根据权利要求1所述活性炭负载锰铁锌催化剂用于常温低浓度甲醛催化氧化消除的应用。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112221512A (zh) * 2020-08-28 2021-01-15 北京碧水源膜科技有限公司 催化氧化nh4+的活性炭基锰铁氧化膜的制备方法、活性炭基锰铁氧化膜及脱氨应用
CN115582106A (zh) * 2022-10-10 2023-01-10 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种多金属负载生物炭复合材料的制备方法及应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101391177A (zh) * 2007-09-18 2009-03-25 杰智环境科技股份有限公司 低浓度有机化合物的气体净化方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101391177A (zh) * 2007-09-18 2009-03-25 杰智环境科技股份有限公司 低浓度有机化合物的气体净化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
段培高等: "《热化学转化 固体废弃物制燃料技术》", 31 December 2016, 西安交通大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112221512A (zh) * 2020-08-28 2021-01-15 北京碧水源膜科技有限公司 催化氧化nh4+的活性炭基锰铁氧化膜的制备方法、活性炭基锰铁氧化膜及脱氨应用
CN112221512B (zh) * 2020-08-28 2023-11-03 北京碧水源膜科技有限公司 催化氧化nh4+的活性炭基锰铁氧化膜的制备方法、活性炭基锰铁氧化膜及脱氨应用
CN115582106A (zh) * 2022-10-10 2023-01-10 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种多金属负载生物炭复合材料的制备方法及应用

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