CN107866149A - 一种空气净化滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气净化滤膜的制备方法，由纤维载体和复合催化剂组成，所述复合催化剂通过壳聚糖包裹负载在纤维载体表面，纤维载体和复合催化剂的质量比为1:1‑20；所述复合催化剂为分子筛催化剂和纳米二氧化钛组成的复合催化剂，纳米二氧化钛和分子筛催化剂的质量比为1:3‑15。本发明采用聚氨酯泡棉、PP棉、活性碳纤维作为载体，三者均属于多孔材料，具有较强吸附能力，能使大量的催化剂均匀负载在纤维表面，高效降解甲醛气体。
Description
技术领域
本发明属于空气净化材料制备领域，尤其涉及一种用于空气净化的ZT-XW滤膜及其制备方法。
背景技术
随着经济发展，人们生活水平越来越高，各种精美的室内建材得到广泛使用。但这些室内装修材料由于工艺缺陷容易产生以甲醛等为代表的挥发性有机物，造成严重的室内空气，对人们健康产生重大威胁。因此，各种室内空气净化器受到公众的广泛青睐。
通常而言，室内空气净化器的核心净化部件多由无纺布、HEPA网、活性炭过滤膜、光触媒滤膜等组成，可实现对空气中的粉尘颗粒、PM2.5和挥发性有机物（如甲醛）的去除。然而目前广泛使用的光触媒滤膜净化层在挥发性有机物净化过程中存在使用条件苛刻，需提供额外光源且净化效率低等缺点，因此开发出高效便捷的净化室内挥发性有机物（如甲醛）的冷触媒滤膜，成为当下研究的重点。
专利CN106140090A中提到的原位固载制备的MnO2-ACF滤膜可在室温条件下有效净化空气中的甲醛；CN205988625U中提到的藻钙矿物空气净化过滤膜也具备优异的室内空气净化性能。这些例子均体现了冷触媒滤膜的发展优势。但当前冷触媒滤膜依然存在制备方法复杂、运行时间短的问题。
发明内容
为了克服光触媒滤膜净化效率低且使用条件苛刻的缺点以及传统冷触媒催化膜制备中存在的有机溶剂残留问题，本发明提供了一种用于高效甲醛净化的空气净化滤膜及其制备方法。所提供的滤膜具有制备方法简单、价格低廉、在室温条件下就可将甲醛完全催化转化为二氧化碳和水，且可长时间稳定操作。
本发明的空气净化滤膜，由纤维载体和复合催化剂组成，所述复合催化剂通过壳聚糖包裹负载在纤维载体表面，纤维载体和复合催化剂的质量比为1:1-20；所述复合催化剂为分子筛催化剂和纳米二氧化钛组成的复合催化剂，纳米二氧化钛和分子筛催化剂的质量比为1:3-15。所述分子筛催化剂优选为Pt/ZSM-5分子筛催化剂。
上述空气净化滤膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）将1-5重量份醋酸溶于100份水中，加入0.1-5重量份壳聚糖搅拌均匀，制备得A溶液；
（2）将1-5重量份纳米二氧化钛、5-20重量份分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B；
（3）将碱处理后的纤维载体浸入上述混合液B中，振荡10-60 min后取出，干燥1-10 h，而后洗涤再干燥即可得到空气净化滤膜。
在上述的制备方法中，作为优选的，步骤（1）中，所述壳聚糖为分子量1万-30万之间。
在上述的制备方法中，作为优选的，步骤（3）中，干燥温度为60-200摄氏度之间。
在上述的制备方法中，作为优选的，步骤（3）中，纤维载体为活性炭纤维、聚氨酯泡棉或PP棉。
在上述的制备方法中，作为优选的，步骤（3）中，所述纤维载体预先经过碱溶液处理，且碱溶液处理浓度为0.01-1 mol/L，处理时间为0.1 h-3 h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明采用聚氨酯泡棉、PP棉、活性碳纤维作为载体，三者均属于多孔材料，具有较强吸附能力，能使大量的催化剂均匀负载在纤维表面，高效降解甲醛气体。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面结合一些具体实施方式对本发明涉及的滤膜制备方法做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。除非特别说明，本发明实施例采用的方法和原料均为本领域常规选择。
实施例1：将3份醋酸溶于100份水中，加入0.5份分子量为4万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛、8份Pt/ZSM-5分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用0.1 mol/L氢氧化钠溶液预处理0.5 h后的活性炭纤维载体浸入上述混合液B中，振荡30 min后取出，在80 ℃下干燥10 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW1。
实施例2：将1份醋酸溶于100份水中，加入0.5份分子量为10万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛、5份Pt/ZSM-5分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用0.1 mol/L氢氧化钠溶液预处理0.5 h后的聚氨酯泡棉载体浸入上述混合液B中，振荡30 min后取出，在80 ℃下干燥10 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW2。
实施例3：将5份醋酸溶于100份水中，加入2份分子量为10万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛、3份Pt/ZSM-5分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用0.1 mol/L氢氧化钠溶液预处理0.1 h后的聚氨酯泡棉载体浸入上述混合液B中，振荡10 min后取出，在80 ℃下干燥1 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW3。
实施例4：将3份醋酸溶于100份水中，加入5份分子量为10万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛、4份Pt/ZSM-5分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用0.1 mol/L氢氧化钠溶液预处理2 h后的PP棉载体浸入上述混合液B中，振荡60 min后取出，在60 ℃下干燥2 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW4。
实施例5：将1份醋酸溶于100份水中，加入3份分子量为20万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛、15份Pt/ZSM-5分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用1 mol/L氢氧化钠溶液预处理1 h后的活性炭纤维载体浸入上述混合液B中，振荡40 min后取出，在100 ℃下干燥10 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW5。
实施例6：将5份醋酸溶于100份水中，加入0.1份分子量为10万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛、10份Pt/ZSM-5分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用0.5 mol/L氢氧化钠溶液预处理0.2 h后的活性炭纤维载体浸入上述混合液B中，振荡60 min后取出，在100 ℃下干燥10 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW6。
对比例1：将5份醋酸溶于100份水中，加入0.1份分子量为10万的壳聚糖，搅拌均匀制得A溶液。将1份纳米二氧化钛加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B。将用0.5 mol/L氢氧化钠溶液预处理0.2 h后的活性炭纤维载体浸入上述混合液B中，振荡60 min后取出，在100 ℃下干燥10 h，而后洗涤、干燥即可得到空气净化滤膜ZT-XW6。
分别取圆形 (d=4 cm) 上述滤膜，放置于管式固定床反应器中进行实验，实验条件如下：室温(~30 ℃)，氮氧混合气氛（氧气20%，氮气80%），甲醛气体由氮气鼓泡吹入反应体系中，控制反应器进口甲醛浓度为50 mg/m3，反应空速(GHSV)为30000 ml·g-1·h-1，活性评价结果如表1所示。
表1 催化剂活性评价结果
| 样品 | 室温甲醛转化率 % |
| 实施例1 | >90 |
| 实施例2 | >90 |
| 实施例3 | >90 |
| 实施例4 | >90 |
| 实施例5 | >90 |
| 实施例6 | >90 |
| 对比例1 | 10 |
由表1呈现的测试结果可知，本发明专利所提供的FT-XW膜具备优异的室内甲醛净化效果。
Claims (7)
1.一种空气净化滤膜，其特征在于：由纤维载体和复合催化剂组成，所述复合催化剂通过壳聚糖包裹负载在纤维载体表面，纤维载体和复合催化剂的质量比为1:1-20；所述复合催化剂为分子筛催化剂和纳米二氧化钛组成的复合催化剂，纳米二氧化钛和分子筛催化剂的质量比为1:3-15。
2.如权利要求1所述的空气净化滤膜，其特征在于，所述分子筛催化剂为Pt/ZSM-5分子筛催化剂。
3.权利要求1所述的空气净化滤膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将1-5重量份醋酸溶于100份水中，加入0.1-5重量份壳聚糖搅拌均匀，制备得A溶液；
（2）将1-5重量份纳米二氧化钛、5-20重量份分子筛催化剂加入A溶液中，超声分散，制得混合溶液B；
（3）将碱处理后的纤维载体浸入上述混合液B中，振荡10-60 min后取出，干燥1-10 h，而后洗涤再干燥即可得到空气净化滤膜。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述壳聚糖为分子量1万-30万之间。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，干燥温度为60-200摄氏度之间。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，纤维载体为活性炭纤维、聚氨酯泡棉或PP棉。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述纤维载体预先经过碱溶液处理，且碱溶液处理浓度为0.01-1 mol/L，处理时间为0.1 h-3 h。
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