CN109529524A - 用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备及产品和应用 - Google Patents

用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备及产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料制备方法及其产品和应用，所选载体为4A分子筛，以甲醇或乙醇为还原剂，高锰酸钾为氧化剂，其中甲醇或乙醇与高锰酸钾的摩尔比为1:3.0,锰的负载量为3%‑5%，采用分步浸渍‑氧化还原法制备。该方法制备的催化剂具有吸附和催化双功能，针对不同浓度甲醛去除均具有好的效果，常温下对甲醛的去除效率可达100%。本发明所述催化剂制备方法简单、价格低廉、且一次成型，可直接工业应用。

Description

用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备及产 品和应用
技术领域
本发明涉及一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备方法及其产品和应用，属于材料制备和空气净化领域，具体地涉及兼具吸附/催化双功能常温净化材料的制备和在室内甲醛去除的应用。
背景技术
甲醛作为室内装修中最常见也是毒性最大的污染物之一，近年来引起了人们的广泛关注。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一，研究表明：甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。实测数据说明，一般新装修的房子其甲醛的含量可超标6倍以上，个别则有可能超标达40倍以上，释放期会持续3-15年。据有关国际组织调查，全世界每年有近300万人直接或间接死于装修污染。因此，室内空气中甲醛污染问题亟待解决。
吸附和催化氧化法是目前针对甲醛的去除最为有效的两种方法，针对污染物浓度不同，分别具有各自的优势。针对低浓度污染物，催化氧化很难将其彻底去除，而吸附法能弥补因浓度过低而很难被催化氧化的问题。针对高浓度污染物，采用吸附法易造成极大的二次污染，催化氧化法能有效地将其转化成二氧化碳。已有研（Advanced MaterialsResearch , 2015 , 1096: 422-425）发现丝瓜络负载锰氧化物（MnOx/LF）复合材料能将高浓度（320 mg/m3）降解为二氧化碳，实现了甲醛的完全氧化。针对室内装修引起的污染物浓度随释放时间、通风情况以及温湿度条件所变，而甲醛浓度实时监测难度巨大，很难判断针对某一个污染空间采用吸附或催化氧化净化效率最高。因此，兼具吸附和催化氧化的双功能的净化材料需求迫切。
发明内容
针对单一催化氧化难以处理极低浓度甲醛，单一吸附技术处理高浓度甲醛易饱和且容易造成二次污染等问题，本发明目的在于提供一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备方法，其特征在于所选载体为4A分子筛，以甲醇或乙醇为还原剂，高锰酸钾为氧化剂，采用分步浸渍-氧化还原法制备，包括以下步骤：
（1）将4A分子筛置于真空干燥箱中，于150 oC-180 oC条件下干燥6h，取出后立刻置于干燥器中；
（2）称取一定质量的4A分子筛载体，根据锰的负载量计算所需甲醇或乙醇的体积，使甲醇或乙醇与高锰酸钾的摩尔比为1:3.0，量取相应体积的甲醇或乙醇采用真空浸渍的方法浸渍于载体上；
（3）配制0.2mol/L的高锰酸钾溶液，根据锰的负载量量取一定体积的高锰酸钾，将步骤（2）中浸渍有甲醇或乙醇的4A分子筛载体置于高锰酸钾溶液中，搅拌5h；
（4）得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到本发明所述双功能净化材料。
锰的负载量为3%-5%。
具体的，本发明提供一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备方法，其特征在于称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h，称取0.03g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；量取13.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料。
具体的，本发明提供一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备方法，其特征在于称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h，称取0.07g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；量取22.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料。
本发明还提供一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料，根据上述任一所述方法制备得到，其中甲醇或乙醇与高锰酸钾的摩尔比为1:3.0，锰的负载量为3%-5%。
本发明提供一种常温净化材料在室内甲醛去除中吸附/催化双功能的应用，气体总流量为500ml/min，反应压力+为常压1atm，甲醛的初始浓度为0.2-20ppm(V/V)，样品用量为2g。
本发明所述一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料及其制备方法，相较于现有甲醛净化材料及其制备方法，具有以下两点区别：本发明所述净化材料同时具有吸附和催化双功能，对低浓度和高浓度甲醛污染物的去除均具有较好的效果，常温下对甲醛的去除效率可达100%。采用真空浸渍的方法将醇蒸汽引入分子筛载体上，使之分布更均匀；选用高比表面4A分子筛作为载体，通过浸渍-氧化还原相结合的方式实现了锰基催化材料在分子筛孔道内原位生长，大大提高锰基催化材料的分散度。所述净化材料制备方法简单、一次成型，可直接工业应用。
具体实施例
实施例1
一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料，所选载体为4A分子筛，以甲醇或乙醇为还原剂，高锰酸钾为氧化剂，采用分步浸渍-氧化还原法制备，包括以下步骤制备：
称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h；
称取0.03g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；
量取13.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料记为4A-C1-3。
实施例2
一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料，与实施例1近似，包括以下步骤制备：
称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h；
称取0.05g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；
量取22.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料记为4A-C1-5。
实施例3
一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料，与实施例1近似，包括以下步骤制备：
称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h；
称取0.06g无水乙醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；
量取13.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料记为4A-C2-3。
实施例4
一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料，与实施例1近似，包括以下步骤制备：
称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h；
称取0.07g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；
量取22.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料记为4A-C2-5。
甲醛催化剂性能评价
在连续流动固定床装置中测试其性能。气体总流量为500ml/min，反应压力+为常压1atm，甲醛的初始浓度为0.2-20ppm(V/V)，样品用量为2g。催化性能测试结果如下表1
。
从表1的结果可以看出，此方法所制备的甲醛净化材料对于空气中高低浓度甲醛的去除均具有较好的效果，在室温下转化率能达到100%，且本发明公开的制备方法简单、成本低廉、一次成型，可直接工业应用。

Claims (6)

1.一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料的制备方法，其特征在于，所选载体为4A分子筛，以甲醇或乙醇为还原剂，高锰酸钾为氧化剂，采用分步浸渍-氧化还原法制备，包括以下步骤：
（1）将4A分子筛置于真空干燥箱中，于150 oC-180 oC条件下干燥6h，取出后立刻置于干燥器中；
（2）称取一定质量的4A分子筛载体，根据锰的负载量计算所需甲醇或乙醇的体积，使甲醇或乙醇与高锰酸钾的摩尔比为1:3.0，量取相应体积的甲醇或乙醇采用真空浸渍的方法浸渍于载体上；
（3）配制0.2mol/L的高锰酸钾溶液，根据锰的负载量量取一定体积的高锰酸钾，将步骤（2）中浸渍有甲醇或乙醇的4A分子筛载体置于高锰酸钾溶液中，搅拌5h；
（4）得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到本发明所述双功能净化材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，锰的负载量为3%-5%。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：称取一定质量的4A分子筛于150oC-180 oC条件下干燥6h，称取0.03g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；量取13.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于称取一定质量的4A分子筛于150 oC-180 oC条件下干燥6h，称取0.07g无水甲醇采用真空浸渍的方法使甲醇蒸汽浸渍于5g活化后的4A分子筛上；量取22.5ml0.2mol/L的高锰酸钾溶液于50ml烧杯中，于搅拌的条件下放入浸渍有甲醇的4A分子筛，搅拌5h，得到负载锰的4A分子筛经过滤、洗涤、于40 oC条件下过夜干燥得到的净化材料。
5.一种用于甲醛去除的吸附/催化双功能常温净化材料，其特征在于根据权利要求1-4任一所述方法制备得到，其中甲醇或乙醇与高锰酸钾的摩尔比为1:3.0，锰的负载量为3%-5%。
6.一种根据权利要求5所述常温净化材料在室内甲醛去除中吸附/催化双功能的应用，气体总流量为500ml/min，反应压力+为常压1atm，甲醛的初始浓度为0.2-20ppm(V/V)，样品用量为2g。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101376597A (zh) * 2008-09-25 2009-03-04 中南大学 原位碳纳米管增强炭/炭复合材料的制备方法
CN102198405A (zh) * 2011-04-01 2011-09-28 天津工业大学 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法
CN102361086A (zh) * 2011-08-31 2012-02-22 上海尧豫实业有限公司 采用纳米MnO2催化剂的气体扩散电极
CN107519860A (zh) * 2016-06-21 2017-12-29 康宁股份有限公司 锰氧化物催化剂、包含所述锰氧化物的整体式催化剂以及它们的应用
US20180117522A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-03 Columbus Industries, Inc. Surface-Modified Carbon and Sorbents for Improved Efficiency in Removal of Gaseous Contaminants
CN108579794A (zh) * 2018-04-02 2018-09-28 新疆大学 负载金的分子筛催化剂用于转化甲醇为乙酸甲酯的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101376597A (zh) * 2008-09-25 2009-03-04 中南大学 原位碳纳米管增强炭/炭复合材料的制备方法
CN102198405A (zh) * 2011-04-01 2011-09-28 天津工业大学 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法
CN102361086A (zh) * 2011-08-31 2012-02-22 上海尧豫实业有限公司 采用纳米MnO2催化剂的气体扩散电极
CN107519860A (zh) * 2016-06-21 2017-12-29 康宁股份有限公司 锰氧化物催化剂、包含所述锰氧化物的整体式催化剂以及它们的应用
US20180117522A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-03 Columbus Industries, Inc. Surface-Modified Carbon and Sorbents for Improved Efficiency in Removal of Gaseous Contaminants
CN108579794A (zh) * 2018-04-02 2018-09-28 新疆大学 负载金的分子筛催化剂用于转化甲醇为乙酸甲酯的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
史建公 等: "固体催化剂浸渍设备及工艺进展", 《中外能源》 *

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