CN112108154A - 一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂及其制备方法和应用,该催化剂为γ‑Al2O3负载的镍锰(NiyMn1‑yOx)固溶体催化剂,其中以MnO2的质量计,MnO2的负载量为γ‑Al2O3质量的50%,y为0.025‑0.050,催化剂采用水热法制备。本发明所述的催化剂能消除低浓度的臭氧,且在室温下能实现对甲醛的催化完全降解。除此之外,该催化剂还对空气中的其他污染物,如甲苯,也有较高的降解效率。该催化剂制备方法简单,价格低廉,能有效利用臭氧的强氧化性降解空气中的甲醛和甲苯等污染物。

Description

一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于催化环保技术领域,具体涉及一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂及其制备方法和应用。其目的在于解决当前甲醛催化氧化过程中中间产物多,反应不完全等问题。
背景技术
随着生活水平的逐渐提高,环境问题日益严重,室内装潢造成的环境问题引发了越来越多人的关注。其中,甲醛是室内装修中最常见也是毒性最大的污染物之一,由于甲醛污染造成的疾病也逐步凸显。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,引发多种疾病,具有强烈的致癌和促癌作用。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引起的甲醛污染。因此,室内空气中甲醛污染问题亟待解决。
目前针对甲醛污染主要是从源头上控制和后处理两种手段。从源头上控制主要是加强安全装修材料的管控。后处理主要是针对已经引起的室内污染采用吸附、催化分解等方式消除污染。由于甲醛在空气中动态变化,其检测难度巨大,针对低浓度甲醛的去除的研究工作困难重重。目前针对甲醛的去除,主要是采用吸附的方法,尽管单一的吸附法对甲醛去除效果相对较好,但是容易因为吸附饱和引起失活,且易造成二次污染。催化氧化法能将甲醛降解,但目前的大部分催化剂很难实现甲醛的催化完全降解。通常在甲醛降解的过程中容易生成甲酸等中间产物吸附在催化剂表面,从而导致催化剂失活。甲醛在室温下实现催化完全降解为二氧化碳和水仍然是科学家们需要攻克的难题。
臭氧作为一种强氧化剂可以在催化剂表面活化分解为活性氧,该活性氧可以促进甲醛中间产物的完全氧化。本发明针对现有甲醛催化剂易生成中间产物覆盖活性位的特点,制备一种臭氧敏感性甲醛催化剂,利用臭氧的强氧化性促进甲醛的完全氧化。
发明内容
针对当前甲醛催化氧化过程中中间产物多,反应不完全等问题,本发明目的在于提供一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂。
本发明的再一目的在于:提供一种上述臭氧敏感性甲醛去除催化剂产品的制备方法。
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:一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂,该催化剂为γ-Al2O3负载的镍锰(NiyMn1-yOx)固溶体催化剂,其中,以MnO2的质量计,MnO2的负载量为γ-Al2O3质量的50%,y为0.025-0.050。
本发明提供一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂的制备方法,采用水热法制备,包括以下步骤:
(1)称取1g载体γ-Al2O3分散于40ml去离子水中;
(2)向上述悬浮液中加入4.18mmol高锰酸钾,继续搅拌0.5h,记作溶液A;
(3)称取1.57mmol一水合硫酸锰溶解于40ml去离子水中,记作溶液B;
(4)称取0.15mmol或者0.30mmoln六水合二氯化镍溶解于上述溶液B中,继续搅拌0.5h;
(5)将上述溶液A和步骤(4)的溶液混合均匀,然后转移到100毫升的水热釜中;
(6)将水热釜置于140℃烘箱水热12h;
(7)得到的沉淀过滤、用去离子水洗涤;
(8)于100℃烘箱中干燥12h,然后于400℃条件下在空气中焙烧4h。
本发明还提供了一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂的应用,在室温对甲醛、臭氧、甲苯进行催化消除。
在连续流动固定床装置中测试甲醛净化性能。气体总流量为500ml/min,反应压力为常压1atm,甲醛的初始浓度为1ppm(V/V),臭氧浓度为50ppm, 样品用量为0.2g。
在连续流动固定床装置中测试甲苯净化性能。气体总流量为100ml/min,反应压力为常压1atm,甲苯的初始浓度为10ppm(V/V),臭氧浓度为50ppm, 样品用量为0.2g。
本发明提供一种臭氧敏感性的催化材料,可以利用其对臭氧的敏感性促进甲醛和甲苯等污染物的深度降解,同时也能消除臭氧污染问题。本发明所述的催化剂能消除低浓度的臭氧,且在室温下能实现对甲醛的催化完全降解。除此之外,该催化剂还对空气中的其他污染物,如甲苯,也有较高的降解效率。该催化剂制备方法简单,价格低廉,能有效利用臭氧的强氧化性降解空气中的甲醛和甲苯等污染物。
具体实施例
实施例1
一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂,采用水热法制备,按以下步骤制备:
(1)称取1g载体γ-Al2O3分散于40ml去离子水中;
(2)向上述悬浮液中加入0.66g高锰酸钾,继续搅拌0.5h,记作溶液A;
(3)称取0.27g一水合硫酸锰溶解于40ml去离子水中,记作溶液B;
(4)称取0.035g六水合二氯化镍溶解于上述溶液B中,继续搅拌0.5h;
(5)将上述溶液A和步骤(4)的溶液混合均匀,然后转移到100毫升的水热釜中;
(6)将水热釜置于140℃烘箱水热12h;
(7)得到的沉淀过滤、用去离子水洗涤;
(8)于100℃烘箱中干燥12h,然后于400℃条件下在空气中焙烧4h,得到的催化剂记作Ni0.25Mn9.75Ox/γ-Al2O3
实施例2
一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂,与实施例步骤相同,按以下步骤制备:
(1)称取1g载体γ-Al2O3分散于40ml去离子水中;
(2)向上述悬浮液中加入0.66g高锰酸钾,继续搅拌0.5h,记作溶液A;
(3)称取0.27g一水合硫酸锰溶解于40ml去离子水中,记作溶液B;
(4)称取0.07g六水合二氯化镍溶解于上述溶液B中,继续搅拌0.5h;
(5)将上述溶液A和步骤(4)的溶液混合均匀,然后转移到100毫升的水热釜中;
(6)将水热釜置于140℃烘箱水热12h;
(7)得到的沉淀过滤、用去离子水洗涤;
(8)于100℃烘箱中干燥12h,然后于400℃条件下在空气中焙烧4h,得到的催化剂记作Ni0.50Mn9.50Ox/γ-Al2O3
在连续流动固定床装置中测试甲醛净化性能。气体总流量为500ml/min,反应压力为常压1atm,甲醛的初始浓度为1ppm(V/V),臭氧浓度为50ppm, 样品用量为0.2g。催化性能测试结果如下表1。
在连续流动固定床装置中测试甲苯净化性能。气体总流量为100ml/min,反应压力为常压1atm,甲苯的初始浓度为10ppm(V/V),臭氧浓度为50ppm, 样品用量为0.2g。催化性能测试结果如下表1:
Figure 6649DEST_PATH_IMAGE001
从表1的结果可以看出,此方法所制备的臭氧敏感性催化剂在室温下对甲醛、甲苯和臭氧均有一定的净化率。臭氧的促进作用可以实现甲醛的催化完全氧化。

Claims (3)

1.一种臭氧敏感性甲醛去除催化剂,其特征在于,该催化剂为γ-Al2O3负载的镍锰(NiyMn1-yOx)固溶体催化剂,其中,以MnO2的质量计,MnO2的负载量为γ-Al2O3质量的50%,y为0.025-0.050。
2.一种根据权利要求1所述臭氧敏感性甲醛去除催化剂的制备方法,其特征在于采用水热法制备,包括以下步骤:
(1)称取1g载体γ-Al2O3分散于40ml去离子水中,得到悬浮液;
(2)向上述悬浮液中加入4.18mmol高锰酸钾,继续搅拌0.5h,记作溶液A;
(3)称取1.57mmol一水合硫酸锰溶解于40ml去离子水中,记作溶液B;
(4)称取0.15mmol或者0.30mmoln六水合二氯化镍溶解于上述溶液B中,继续搅拌0.5h;
(5)将上述溶液A和步骤(4)的溶液混合均匀,然后,转移到100毫升的水热釜中;
(6)将水热釜置于140℃烘箱水热12h;
(7)得到的沉淀过滤、用去离子水洗涤;
(8)于100℃烘箱中干燥12h,然后于400℃条件下在空气中焙烧4h。
3.一种根据权利要求1所述臭氧敏感性甲醛去除催化剂的应用,其特征在于,在室温对甲醛、臭氧、甲苯进行催化消除。
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