CN113134390B - 载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂、成型材料模块、组合体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂、成型材料模块、组合体及其制备方法和应用，采用浸渍‑熔融法将锰氧化物粉末催化剂负载固定在聚乙烯泡沫衍生物上，制成成型、易循环负载型催化剂。避免粉末催化剂直接使用的弊端；使大量废弃聚乙烯泡沫得以回收再利用，变废为宝，减少对环境的危害。本发明利用聚乙烯泡沫表面和整体的泡孔及热熔融性制备成型催化剂，成型催化剂进行模块装填，解决了聚乙烯泡沫衍生物催化剂材质轻、直接使用困难问题。本发明成型催化剂具有比表面积大、堆积密度低、机械强度高、孔隙率高、流体通量大、活性粉末催化剂负载量大、化学稳定性好和生产成本低，可应用于过氧化氢分解、芬顿反应和类芬顿反应等领域。

Description

载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂、成型材料模块、组合体 及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂与其模块的制备及其催化分解水和气中过氧化氢的应用，属于成型催化剂制备技术领域。
背景技术
过氧化氢(H2O2)具有强氧化性和高水溶性，在不同的情况下可有氧化作用或还原作用，一般分为医用、军用和工业用三种。医用双氧水(3％左右或更低)是很好的消毒剂。工业用双氧水(35％左右)用于漂白、强氧化剂、脱氯剂和燃料等。军用级双氧水99％，主要应用于航天航空发动机及载人飞船上，还可以应用于军事卫星、运载火箭和反弹道导弹。日常生产生活中，最常以过氧化氢为消毒剂，但用过氧化氢灭菌消毒之后常会残留少量或微量的过氧化氢，这些残留过氧化氢必须去除，以防止对人体健康和环境质量产生不利影响。
去除残留过氧化氢的最佳方法就是使其催化分解。其中锰元素是一种具有良好氧化还原特性的金属元素，研究发现锰氧化物对于过氧化氢的分解具有较好的催化活性，在催化领域得到了广泛关注。锰氧化物粉末催化剂用于常规环境污染控制时，具有接触面积大、传质效果好，催化效率高等优点，但也存在回收困难、容易流失、催化反应过程中易团聚和重复利用率低等缺点，极大地限制了锰氧化物粉末催化剂的实际应用。为了解决这一难题，可以将微米、纳米级的锰氧化物粉末负载(固定化)在载体上。
传统的用于粉末催化剂负载的载体主要有硅胶、分子筛、活性炭、玻璃纤维、不锈钢、玻璃片、金属钛片和陶瓷等。硅胶、分子筛和活性炭为颗粒状载体，所制备的固定化催化剂仍需必要的分离工艺和设备，玻璃纤维为软体材料，在狭小空间存在固定难题，玻璃、不锈钢类的载体，因表面过于光滑，粉末催化剂容易脱落，金属钛片生产成本高，陶瓷制备原料用量大，需要高温烧结，且陶瓷一般比重较大，所以都难以作为工业催化剂载体。
由于合成树脂和塑料加工业的迅速发展，塑料制品已经深入到社会的每个角落，从工农业生产到日常的衣食住行，塑料制品无处不在，极大地方便了人们的生活，但同时，使用后的废塑料量也巨大，产生处理和处置的压力。据报道，至2000年全世界塑料总产量已超过11,000万吨，并且每年还以8％左右的增长速度继续增加，改革开放以来，中国塑料的消费一直保持两位数的增长速度。塑料用量的增加必然导致废弃塑料量的增加。据估计，50-70％的塑料废物是由PE(聚乙烯)和PS(聚苯乙烯)制成的包装材料，它们一般质轻、体积大。目前，废弃塑料的处理途径通常有填埋、焚烧、降解、分解利用及再生利用等，但填埋、焚烧、降解等都会形成二次污染，且经济效益不高。综合来看，将废弃塑料合理回收再利用是避免其造成污染的有效方法。聚乙烯泡沫(EPE)，其表面和整体均有一定的泡孔，比表面积大，另外，聚乙烯泡沫还具有热熔融性。因此，可通过浸渍-熔融法将粉末催化剂牢固地负载在聚乙烯泡沫的表面和泡孔中，产生聚乙烯泡沫(EPE)衍生物催化剂，实现其在过氧化氢分解、芬顿反应和类芬顿反应等方面的应用。
专利公开号为CN108927215A的专利文献公开了一种半导体/聚合物复合材料的可见光光催化剂、其应用及制备方法，但以聚合物作为载体基质，将粉末状半导体可见光光催化材料作为可见光光催化剂活性点位材料，将粉末状半导体可见光光催化材料颗粒均匀分散分布并连接固定在聚合物表面，使聚合物表面形成可见光光催化剂的活性点位的表界面，形成g-C3N4/聚合物复合材料。但g-C3N4/聚合物复合材料主要用于处理污水，对水体中的污染物进行降解，不针对于催化分解过氧化氢。专利公开号为CN210846409U的专利文献公开了一种聚合物催化剂载体模块，所述模块为空心块体，所述本体空腔为具有贯穿式通孔形结构的流体通道，所述型腔表面为整体圆滑过渡形状构造，由模块外表面、空腔内表面构成模块基体表面，但是没有公开聚乙烯泡沫塑料载体负载型催化剂的制备方法和将聚合物催化剂载体模块进行装填组装的结构和方法，因此也无法满足在取出过氧化氢处理工艺中的应用。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂、成型材料模块、组合体及其制备方法和应用。该方法主要是采用浸渍-熔融法，将锰氧化物粉末催化剂负载在废弃的聚乙烯泡沫材料上，制成成型、易循环的负载型催化剂，即载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂。一方面，避免粉末催化剂直接使用的弊端，另一方面，使废弃塑料(聚乙烯泡沫)得以回收再利用，变废为宝，减少对环境的危害。本发明利用聚乙烯泡沫表面及整体的泡孔和热熔融性，最大程度地利用废弃聚乙烯泡沫，实现废弃塑料的回用，使资源得以最大化利用，且成本低廉，本发明载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂制备工艺简单，易于操作和控制；同时，利用浸渍-提拉机提高了成型催化剂的产量，确保了催化剂的质量，满足实际生产要求。本发明将得到的负载型催化剂(成型催化剂)用包括金属的刚性材料特别是铝合金进行装框形成模块，组装成一个模块，进一步解决了载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂因材质轻难以直接用于水相和气相中过氧化氢催化分解的问题，更加有利于实际应用，也有利于降低生产成本，本发明成型催化剂模块具有比表面积大、堆积密度低、机械强度高、孔隙率高、流体通量大、负载量大、具有热熔融性、化学稳定性好、可热加工、生产成本低的优点，可应用于过氧化氢分解、芬顿反应和类芬顿反应等领域。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂，采用浸渍-熔融法制备而成；采用具有中空通孔的聚乙烯泡沫块作为载体原始材料，采用浸渍法制备载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体，然后采用熔融法使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体的中空聚乙烯泡沫块发生熔融改性，体积收缩，形成圈状或扭曲环状的戒指环形式的聚乙烯泡沫衍生物载体，并使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂。
作为本发明优选的技术方案，所述锰氧化物采用γ-MnO2、δ-MnO2、α-MnO2、β-MnO2和水钠锰矿型二氧化锰中的任意一种或者任意几种的混合粉末状催化剂材料。
作为本发明优选的技术方案，锰氧化物的催化剂颗粒从聚乙烯泡沫衍生物基体表面突出裸露的部分的高度不超过含锰氧化物颗粒整体高度的86％。
作为本发明优选的技术方案，以单位聚乙烯泡沫衍生物表面面积的粉末催化剂的固化量计算，所述聚乙烯泡沫的锰氧化物粉末催化剂负载量不大于0.0071g/cm2，使聚乙烯泡沫衍生物表面形成单层的锰氧化物颗粒散点的催化剂活性点位材料层。
一种本发明载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备，具体步骤如下：
a.悬浮液的制备：
按照在150L蒸馏水中至少加入500g锰氧化物粉末催化剂，使用电动搅拌器对混合液至少搅拌10分钟，形成均匀悬浮液；
b.载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体的制备：
采用设定尺寸及形状规整的具有中空通孔的聚乙烯泡沫材料块作为载体，将其置于金属网架上，并放入电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，去除表面水分；
然后取出干燥的聚乙烯泡沫材料块，利用浸渍提拉机，通过浸渍-提拉操作方法，使悬浮液中的锰氧化物粉末催化剂附着在聚乙烯泡沫材料的表面和孔隙中；然后将此泡沫材料转移到金属网架上，将此金属网架放入电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下继续进行干燥处理至少30分钟，使表面水分去除，完成初次浸渍-干燥处理过程；
然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合粉末催化剂的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理至少累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料，即载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体；
c.载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品制备：
在上述步骤b中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用熔融法，将内置载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料的金属网架的电热鼓风干燥箱温度升高到不低于125℃，并在该温度下保温进行热处理不多于20分钟，在热处理过程中，使载锰氧化物的聚乙烯泡沫中间材料表面软化和微熔化，并控制聚乙烯泡沫表面浅层熔融且不产生表面微流状态，该中间材料发生容积收缩、致密化、外形变化，使聚乙烯泡沫材料转变成为聚乙烯泡沫衍生物，使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品；
d.载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的固化：
在上述步骤c中保温热处理结束后，将载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品取出，自然冷却至室温，使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物材料表面的结合界面达到固化，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料；
e.表面精整后处理：
取上述步骤d中载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料，用蒸馏水进行洗涤，再超声处理至少60分钟，以去除该成型材料表面连接不牢的粉末催化剂；最后，将成型材料再次放入电热鼓风干燥箱中，在不高于60℃下进行干燥处理至少30分钟，之后，将制品冷却到室温，即得最终散料产品载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，所述蒸馏水为不添加任何粘结剂的蒸馏水或添加适量粘结剂的蒸馏水；
作为本发明优选的技术方案，所述粉末催化剂为经球磨机球磨的粉末催化剂或未经球磨机球磨的粉末催化剂；
作为本发明优选的技术方案，所述粉末催化剂为γ-MnO2、δ-MnO2、α-MnO2、β-MnO2和水钠锰矿型二氧化锰中的任意一种或者任意几种的混合粉末状催化剂材料。
作为本发明优选的技术方案，所述的α-MnO2的制备方法的步骤如下：
(1-1)按照如下原料比例计算原料配比：称量0.2g MnSO4·H2O和0.5g KMnO4溶解于至少50mL蒸馏水中，室温下磁力搅拌，使混合物充分溶解，得到MnSO4和KMnO4的混合溶液；
(1-2)将在所述步骤(1-1)中制备的含MnSO4·H2O和KMnO4的混合液移入100mL的含聚四氟乙烯内衬的高压釜中，将反应釜放入不低于140℃的电热鼓风干燥箱中反应至少2小时，待冷却至室温后，经离心分离、二次蒸馏水洗涤3～4次、在不低于60℃干燥至少12小时，然后冷却至室温，最终制得粉末催化剂α-MnO2。
作为本发明优选的技术方案，所述的β-MnO2的制备方法的步骤如下：
(2-1)量取40mL浓度为0.5mol/L四水合硝酸锰溶液，将其倒入至少100mL陶瓷坩埚中；
(2-2)将在所述步骤(2-1)中装入硝酸锰溶液的陶瓷坩埚置于马弗炉中于不低于400℃焙烧至少4小时，之后冷却至室温，研磨得到产物棕黑色β-MnO2。
作为本发明优选的技术方案，所述的γ-MnO2的制备方法的步骤如下：
(3-1)按照如下原料比例计算原料配比：称取4225g一水合硫酸锰和5700g过硫酸铵分别分步溶解于蒸馏水中，分别得到一水合硫酸锰和过硫酸铵溶液，将这两种溶液分别加入到50L不锈钢反应器中，并补充适量蒸馏水以控制反应物料液总体积为25L；
(3-2)将加热反应器开启加热模式，至在所述步骤(3-1)中制备的反应物料液温度升高至不低于80℃，反应器在此温度恒温、持续搅拌反应至少4小时，待反应结束后，使料液自然冷却至室温；通过反应器底部出料口出料，用蒸馏水冲洗反应器以保证反应物全部排出，出料可用大型不锈钢盆收集；对收集料用循环水式真空泵进行抽滤，并将得到的抽滤产物用蒸馏水不断洗涤直至洗涤液呈中性，最后将抽滤产物于不低于70℃下烘干直至完全干燥，最终制得产物γ-MnO2。
作为本发明优选的技术方案，所述的δ-MnO2的制备方法的步骤如下：
(4-1)按照如下原料比例计算原料配比：称取0.5g高锰酸钾和0.2g一水合硫酸锰加入至少50mL的蒸馏水中，在室温下充分搅拌，使高锰酸钾和硫酸锰充分溶解，配制成含高锰酸钾和硫酸锰的混合溶液；
(4-2)将在所述步骤(4-1)中配制的混合液移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜放入不低于140℃电热鼓风干燥箱中，反应至少1小时，自然冷却至室温后，得反应产物；
(4-3)将在所述步骤(4-2)中所得的反应产物用二次蒸馏水洗涤3～4次，得到洗涤物；将洗涤物在不低于60℃下干燥至少12小时，制得最终产物δ-MnO2。
作为本发明优选的技术方案，所述水钠锰矿型二氧化锰的制备方法的步骤如下：
(5-1)按照如下原料比例计算原料配比：将3.0g KMnO4加入到50mL蒸馏水中，配制成KMnO4浓度为0.38M的溶液A；将5.0g葡萄糖加入到20mL蒸馏水中，配制成葡萄糖浓度为1.4M的溶液B，将溶液A迅速加入到溶液B中，形成混合液；
(5-2)将在所述步骤(5-1)中制备的混合液剧烈搅拌10-15秒后静置；搅拌开始后的30秒内混合液变成棕色凝胶，使凝胶在室温下冷却至少30分钟，再将凝胶放入电热鼓风干燥箱中于不低于110℃下干燥过夜，在干燥的初始阶段，每隔10～20分钟从凝胶中抽出多余水分；
(5-3)将在所述步骤(5-2)中得到的棕色干凝胶在不低于400℃下煅烧至少2小时，得到粉灰状产物，将该产物磨成细棕/黑色粉。然后，用蒸馏水将该细粉充分洗涤至少4次，并在不低于110℃下干燥过夜，得到最终产物水钠锰矿型二氧化锰催化剂。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤b中，所述浸渍-提拉方法，利用浸渍提拉机，浸渍-提拉至少6次，每次浸渍时间至少30秒，每次提拉到位后停留至少5秒，提拉速度不超过3cm/min。
作为本发明优选的技术方案，所述聚乙烯泡沫对应的形状为直径为不大于40mm，高为20～30mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为不大于20mm的圆柱体，形成空心圆柱体或环。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，对聚合物载体的处理温度为125～155℃。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤e中，锰氧化物从聚乙烯泡沫衍生物表面突出裸露的部分的高度不高于含锰氧化物颗粒整体高度的86％。
作为本发明优选的技术方案，以单位聚乙烯泡沫衍生物表面面积的粉末催化剂颗粒的固化量计算，所述聚乙烯泡沫衍生物上的锰氧化物催化剂颗粒负载量不大于0.0071g/cm2，使聚乙烯泡沫衍生物表面形成单层的含锰氧化物颗粒层。
一种填充型的本发明所述载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，采用戒指环形式的所述载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂作为填充材料，充填入一定尺寸及形状规整的刚性材料框架中，通过填充物封装形成载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物复合催化剂成型材料模块。
作为本发明优选的技术方案，所述成型材料模块采用刚性材料框架，结构网架的上、下、左、右侧面用刚性材料板依次连接围成的环形板形式的围框，在结构网架的前、后两侧分别覆盖连接刚性材料网，形成网箱，将戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂填充到网箱中，并充满网箱内部空间，利用网箱对填充的戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的堆积体进行形状约束，形成催化剂模块单元；刚性材料板和刚性材料网的材料熔点皆大于聚乙烯泡沫衍生物的熔点，且不与聚乙烯泡沫衍生物以及作为催化剂点位的锰氧化物颗粒发生化学反应；刚性材料网的网孔小于载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体的长宽高中的最小尺寸，使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体不会从网孔中脱出；堆积体中的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体之间的空隙和载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体自有通孔形成流体通道，催化剂模块单元的设有刚性材料网的上下两侧面形成流体穿过的流体流通工作面。
作为本发明优选的技术方案，结构网架单侧的刚性材料板可单独拆卸，作为装填载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的装料口。
作为本发明优选的技术方案，刚性材料板和刚性材料网皆采用铝、铜、钢、塑料或者复合材料制成。
作为本发明优选的技术方案，催化剂模块单元的长宽高对应的尺寸分别不低于150mm、150mm和60mm；一个催化剂模块单元中至少填充15个聚乙烯泡沫塑料或衍生物载体负载型催化剂块体。
作为本发明优选的技术方案，迎向流体进入方向的刚性材料板窄侧面减薄形成圆滑曲线面，使流体流向填充型的成型材料模块时，使刚性材料板迎向流体部分形成减小流体阻力的圆滑凸棱结构。
作为本发明优选的技术方案，所用刚性材料板厚度不大于2mm。
作为本发明优选的技术方案，刚性材料网的网孔形状为方形或菱形。
作为本发明优选的技术方案，刚性材料框架为正方体、长方体或六棱柱形状的结构网架。
作为本发明优选的技术方案，一个成型材料模块中至少包含600个戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体。
作为本发明优选的技术方案，所述刚性材料板表面光滑或在刚性材料板表面形成超疏水薄膜结构层。
作为本发明优选的技术方案，成型材料模块的长宽高对应的尺寸分别为150-240mm、150-240mm和不低于60mm。
作为本发明优选的技术方案，在结构网架内部还设有内部横档或内部支撑件作为结构网架稳定性结构，并使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体稳固固定填充于结构网架内部。
作为本发明优选的技术方案，采用用板条连接至少四个支撑部件，形成支架，将此支架置于两层催化剂模块组合体之间，使两层催化剂模块组合体之间形成架空结构空间，相邻的两层催化剂模块组合体之间的距离不大于30mm，形成流体混流空间，使流体经过整体式催化剂模块组合体时实现空间分段的过氧化氢分解，进行分级的过氧化氢降解。优选支撑部件为弯折角度为直角的支撑短板，支撑短板厚度不大于5mm，使两层催化剂模块组合体之间的距离不大于20mm。
作为本发明优选的技术方案，所述刚性材料框架采用铝合金框，所述的铝合金框的模块的对应的形状为上、下、左、右用铝合金板围成150mm*150mm*60mm长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂，铝合金框的前、后各内置一面150mm*150mm具有菱形小孔的铝合金网；或者，铝合金框的上、下、左、右用铝合金板围成240mm*240mm*60mm长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂，铝合金框的前、后各内置一面240mm*240mm具有菱形小孔的铝合金网，所用铝合金板材厚度均为2mm。
一种本发明成型材料模块的制作方法，通过成型材料模块的流体非流体流通工作面的成型材料模块的侧面敞口，将戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体材料装入结构网架内部，并填满压实，对戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的压紧力的大小以控制戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的受压直线变形量不超过10％为限，得到成型材料模块。
作为本发明优选的技术方案，在对载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料进行压实填充时，在高压舱中进行升压操作，直到控制高压舱中的压力不低于1.5atm，通过气压压实填充，均匀挤压载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的各侧面浅层材料内微孔的体积，使块体材料体积均匀收缩，直至将最后一块载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料装入结构网架内部，然后均匀泄压直至环境气压，形成载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂膨胀应力装填组合体，完成填满压实操作，得到填充型的成型材料模块。
一种催化剂模块单元组合体，采用一系列本发明成型材料模块进行组装，利用更大尺寸的大结构网架对成型材料模块进行约束固定，在大结构网架中采用立面形式的前后单层催化剂模块单元组装结构，或者采用不低于2层的立面形式的前后多层催化剂模块单元组装结构；将一系列成型材料模块组装在一起形成透气并透水的蜂窝状催化剂模块单元组合体。
作为本发明优选的技术方案，催化剂模块单元组合体的长宽高对应的尺寸分别不低于462mm、462mm和64mm。
作为本发明优选的技术方案，成型材料模块在大结构网架中采用抽屉抽拉安装结构进行组装和卸载。
作为本发明优选的技术方案，大结构网架采用大铝合金框，所述的大铝合金框的对应形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm长方体铝合金框，在内部三等分处置有两条450mm*60mm铝合金板材作为支架或上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm长方体铝合金框，在内部三等分处置有两条480mm*60mm铝合金板材作为支架，所用铝合金板材均为2mm。
一种本发明载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的应用，应用于催化分解水相和气相中的过氧化氢。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂能高效催化分解水相和气相中过氧化氢，该成型催化剂具有制备方法简单，在使用条件下，化学和热稳定性高、环境友好、低成本等优点，消除了粉末催化剂存在的问题：传统的粉末催化剂存在回收困难、容易流失、催化过程中易团聚和重复利用率低等缺点，极大地限制了催化剂的实际应用；
2.本发明利用聚乙烯泡沫表面和整体的泡孔及热熔融性，最大程度利用废弃聚乙烯泡沫，实现废弃塑料的回用，变废为宝，环境友好，使资源得以最大化利用，且成本低廉，成型催化剂制备工艺简单，易于操作和控制；
3.本发明利用浸渍-提拉机提高成型催化剂的产量，并确保成型催化剂质量，满足实际生产需要；本发明利用浸渍-提拉机提高了成型催化剂产量，确保了催化剂质量；利用聚乙烯泡沫通过热处理，体积收缩，得到改性的聚乙烯泡沫衍生物，发生了材料性能的改变，提高了载体基体本身的强度，进一步提高了载体与催化剂颗粒的结合强度，并通过本发明工艺使锰氧化物催化剂颗粒更容易与聚乙烯泡沫衍生物载体进行结合，显著减少了催化剂掉粉的问题；
4.本发明将得到的成型催化剂用铝合金进行装框形成模块，进一步解决了载锰氧化物聚乙烯泡衍生物催化剂质轻和散料不利于实际应用的难题；并有效解决成型催化剂质轻而无法应用于实际水相和气相中分解过氧化氢的问题，更加有利于实际应用；本发明模块装填催化剂材料后模块结构稳定，填充材料整体内部压力合理，变形量合理可控，不会破坏催化剂结构；还可在刚性材料侧板和催化剂材料之间设置缓冲层、固定网，减少刚性材料侧板和催化剂材料之间的摩擦和移动，使模块内部材料稳定，液流通道的形状和结构稳定；刚性材料侧板采用超疏水材料涂层，减小刚性材料表面液流的液流阻力；
5.本发明技术方法制备得到的成型催化剂具有比表面积大、堆积密度低、机械强度高、孔隙率高、流体通量大、活性催化剂负载量大、化学稳定性好、生产成本低等优点，可应用于过氧化氢催化分解、芬顿反应和类芬顿反应等领域。
附图说明
图1为本发明实施例一成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物、空白EPE-衍生物和单体γ-MnO2的XRD对比图。
图2为本发明实施例九成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物、空白EPE-衍生物和单体δ-MnO2的XRD对比图。
图3为本发明实施例一、实施例二、实施例三十三和实施例三十四成型催化剂对水中过氧化氢的催化分解曲线对比图。
图4为本发明实施例三、实施例十一、实施例十九、实施例二十七和实施例三十五载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块的铝合金框结构图。
图5为本发明实施例五、实施例十三、实施例二十一、实施例二十九和实施例三十七载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体的铝合金框结构图。
图6为本发明实施例六、实施例十四、实施例二十二、实施例三十和实施例三十八载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体的铝合金框结构图。
图7为本发明实施例四、实施例十二、实施例二十、实施例二十八和实施例三十六载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块的铝合金框结构图。
图8为本发明实施例七、实施例十五、实施例二十三、实施例三十一和实施例三十九载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体的铝合金框结构图。
图9为本发明实施例八、实施例十六、实施例二十四、实施例三十二和实施例四十载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体的铝合金框结构图。
图10为本发明实施例八、实施例十六、实施例二十四、实施例三十二和实施例四十载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体的相邻层铝合金框连接件结构图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂，采用浸渍-熔融法制备而成，采用具有中空通孔的聚乙烯泡沫块作为载体原始材料，采用浸渍法制备载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体，然后采用熔融法使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体的中空聚乙烯泡沫块发生熔融改性，体积收缩，形成圈状或扭曲环状的戒指环形式的聚乙烯泡沫衍生物载体，并使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂。本实施例粉末状催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定。由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了复合催化剂的质量。本实施例载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂在应用于分解水相和气相中的过氧化氢时，催化剂载体为柔性材料和弹性阻尼材料，当聚乙烯泡沫衍生物表面形成的含锰氧化物颗粒遇到多角度流体冲击或者紊流扰动时，聚乙烯泡沫衍生物载体会发生微变形吸收了部分冲击能量，有效降低流体的干涉对催化剂的破坏，并提高整体式催化剂的寿命。
在本实施例中，锰氧化物粉末催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面的方式，使粉末状催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定。粉末状催化剂从聚乙烯泡沫衍生物基体表面突出裸露的部分的高度为粉末状催化剂整体高度的86％。由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的质量。
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂载锰氧化物γ-MnO2的聚乙烯泡沫衍生物催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备
a.称取4225g的一水合硫酸锰和5700g的过硫酸铵分别分步溶解于蒸馏水中，分别得到一水合硫酸锰和过硫酸铵溶液，将这两种溶液分别加入到50L不锈钢反应器中，并补充适量蒸馏水以控制料液总体积为25L；
b.将不锈钢反应器开启加热模式，至料液温度升高至80℃，反应器在此温度恒温、持续搅拌反应4小时，待反应结束后，使料液自然冷却至室温。通过反应器底部出料口出料，用蒸馏水冲洗反应器以保证反应物全部排出，出料可用大型不锈钢盆收集。对收集料用循环水式真空泵进行抽滤，并将得到的抽滤产物用蒸馏水不断洗涤直至洗涤液呈中性，最后将抽滤产物于不高于70℃下烘干直至完全干燥，最终制得产物γ-MnO2。
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.按照在1L水中加入500g由上述步骤(1)制得的γ-MnO2粉末的混合比例，称取适量的γ-MnO2粉末催化剂置于球磨罐中，加入蒸馏水，对混合液进行球磨处理12小时，得到粒径较小的γ-MnO2纳米湿粉末催化剂；
b.按照在150L水中加入500g由上述步骤(1)制得的γ-MnO2粉末的混合比例，将上述步骤a制得的γ-MnO2纳米湿粉末，加入到蒸馏水中，对混合液进行电动搅拌10分钟，形成相对均匀稳定的γ-MnO2悬浮液；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为最初载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为20mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为20mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理30分钟，使表面水分去除；将干燥预处理后的聚乙烯泡沫引入到上述步骤b制得的γ-MnO2悬浮液中，利用浸渍提拉机进行浸渍-提拉，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使γ-MnO2悬浮液中的γ-MnO2纳米颗粒充分附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从γ-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合γ-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体，作为载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料；
d.在上述步骤c中完成连续多次浸渍-干燥处理后，形成载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料，采用熔融法对中间材料进行处理，即将内置装有载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料的不锈钢网架的电热鼓风干燥箱的温度升高到不低于125℃，并在该温度下恒温进行热处理不多于20分钟，在热处理中载锰氧化物γ-MnO2纳米颗粒聚乙烯泡沫中间材料表面软化和微熔化，即表面浅层熔融但不产生表面微流状态，该中间材料发生容积收缩、致密化、外形变成环形，聚乙烯泡沫变成了聚乙烯泡沫衍生物，使γ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物γ-MnO2的聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将上述初产品取出，自然冷却至室温，使γ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，用蒸馏水对所得产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚乙烯泡沫衍生物材料表面连接不牢的γ-MnO2纳米粉末颗粒；最后，将所得产品再次放入电热鼓风干燥箱中，在60℃下进行干燥处理至少30分钟，再冷却至室温，即得最终散料产品成型催化剂载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂。
对上述工艺步骤制备的成型催化剂载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂进行X射线衍射分析，结果如图1所示，其组成为γ-MnO2和EPE-衍生物。通过测试分析，以单位EPE表面面积的γ-MnO2颗粒的固化量计算，所述EPE的γ-MnO2颗粒负载量为0.0059g/cm2；γ-MnO2颗粒采用嵌入式连接固定在EPE衍生物表面，使γ-MnO2颗粒局部与EPE衍生物表面紧密连接固定，从EPE衍生物表面突出裸露的γ-MnO2颗粒部分形成催化剂活性点位的表界面。γ-MnO2颗粒从EPE衍生物基体表面突出裸露部分为γ-MnO2颗粒整体高度的86％。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的上述催化剂的作用，去除水中残留的过氧化氢。将本实施例制备的散料成型催化剂载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，结果如图3的曲线a所示。图3中的曲线a表明，利用本实施例制备的γ-MnO2/EPE成型催化剂，能使水中初始浓度为400ppm的过氧化氢在25分钟内的催化分解率或去除率达到87.6％，本实施例制备的散料成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该成型催化剂具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。
实施例二
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备不同尺寸的成型催化剂载锰氧化物(γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂(γ-MnO2/EPE-衍生物)，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为最初载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为30mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为30mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；将干燥预处理后的聚乙烯泡沫引入到上述步骤b制得的γ-MnO2悬浮液中，利用浸渍提拉机进行浸渍-提拉，浸渍-提拉累计6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使γ-MnO2悬浮液中的γ-MnO2纳米颗粒充分地附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从γ-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将装载附着γ-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料的不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合γ-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例一相同。
通过测试分析，以单位EPE表面面积的γ-MnO2颗粒的固化量计算，所述EPE的γ-MnO2颗粒负载量为0.0071g/cm2；γ-MnO2颗粒采用嵌入式连接固定在EPE衍生物表面，使γ-MnO2颗粒局部与EPE衍生物表面紧密连接固定，从EPE衍生物表面突出裸露的γ-MnO2颗粒部分形成催化剂活性点位的表界面。γ-MnO2颗粒从EPE衍生物基体表面突出裸露的部分等于γ-MnO2颗粒整体高度的86％。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
在常温常压下，将载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中的过氧化氢，经过所制备的上述成型催化剂的作用，去除水中残留的过氧化氢。将本实施例制备的散料成型催化剂载锰氧化物(γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂(γ-MnO2/EPE-衍生物)应用于催化分解水中过氧化氢，结果如图3的曲线b所示。该曲线表明，利用本实施例制备的成型催化剂(γ-MnO2/EPE-衍生物)，能使水中初始浓度为400ppm的过氧化氢在15分钟内的催化分解率或去除率达到95.9％。本实施例制备的成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物能高效催化分解水中过氧化氢，本实施例成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物催化性能优异。同时，在正常运行条件下，该催化剂具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。
实施例三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂载锰氧化物(γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂(γ-MnO2/EPE-衍生物)，并用铝合金装框制成模块，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例二相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例一相同。将散料产品成型催化剂载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂作为填充物，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图4所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成150mm*150mm*60mm长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面150mm*150mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的载锰氧化物(纳米γ-MnO2)/聚乙烯泡沫衍生物催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏该成型催化剂产品框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过该催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例四
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成不同尺寸的模块，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例二相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例一相同。将散料产品成型催化剂载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂作为填充物，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图7所示。铝合金框的模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板围成240mm*240mm*60mm的长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面240mm*240mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过该催化剂模块的作用，去除水中残留的过氧化氢。将本实施例制备的催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例五
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例二相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例三相同。
取上述步骤e中的载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块9个，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图5所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的9个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将上述催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留的过氧化氢。将本实施例制备的载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，在上述催化剂模块组合体存在下成型催化剂模块总体积为0.01215m3，当气体空速为58244.17h-1时，能使气相中浓度为1165ppm的过氧化氢在450秒内的催化分解率或去除率达到99.1％；在同样的气体空速下，能使气相中浓度为650ppm的过氧化氢在360秒内的催化分解率或去除率达到99.8％。本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例六
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例二相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例三相同。
取本实施例载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块9个，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的9个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。制备两个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体，进行叠放形成多层过滤墙式结构。采用四个50mm*50mm*60mm的铝合金三角直角板块连接四条362mm*20mm*2mm的铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图6所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，在上述两个催化剂模块组合体存在下成型催化剂模块总体积为0.02430m3，当气体空速为29122.09h-1时，能使气相中浓度为1165ppm的过氧化氢在220秒内的催化分解率或去除率达到99.2％；在同样的气体空速下，能使气相中浓度为650ppm的过氧化氢在190秒内的催化分解率或去除率达到99.9％。本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体中模块越多，对气相中过氧化氢的去除效率和去除速率会越高。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例七
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例二相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例四相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图8所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，利用本实施例制备的一个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体的总体积为0.01382m3，当气体空速为51205.98h-1时，能使气相中浓度为1165ppm过氧化氢在360秒内的催化分解率或去除率达到99.2％；同样的气体空速下，能使气相中浓度为650ppm过氧化氢在300秒内的催化分解率或去除率达到99.0％。本实施例制备的催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例八
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例一相同；
b.本步骤与实施例一相同；
c.本步骤与实施例二相同；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例四相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采与本实施例两个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm的铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm的铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体以便测试，如图9和图10所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，利用本实施例制备的两个催化剂模块组合体的总体积为0.02765m3，当气体空速为25593.73h-1时，能使气相中浓度为1165ppm过氧化氢在250秒内的催化分解率或去除率达到99.5％；在同样的气体空速下，能使气相中浓度为650ppm过氧化氢在180秒内的催化分解率或去除率达到99.4％。本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体中模块越多，对气相中过氧化氢的去除效率和去除速率会越高。同时，在正常运行条件下，成型催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例九
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备
a.称取0.5g高锰酸钾和0.2g一水合硫酸锰加入50mL的蒸馏水中，在室温下充分搅拌，使高锰酸钾和硫酸锰充分溶解，配制成含高锰酸钾和硫酸锰的混合溶液；
b.将按步骤a配制的混合溶液移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜放入不低于125℃电热鼓风干燥箱中，反应1小时，自然冷却至室温后，得反应产物；
c.将按步骤b所得的反应产物用二次蒸馏水洗涤3～4次，得洗涤物；将洗涤物在60℃下干燥12小时，制得最终产物δ-MnO2。
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.按照在1L水中加入500g由上述步骤(1)制得的δ-MnO2纳米粉末的混合比例，称取适量的δ-MnO2粉末催化剂置于球磨罐中，加入蒸馏水形成悬浮液，对该悬浮液进行球磨12小时，得到粒径较小的δ-MnO2纳米湿粉末催化剂；
b.按照在150L水中加入500g由上述步骤(1)制得的δ-MnO2纳米粉末的混合比例，将上述步骤a制得的δ-MnO2纳米湿粉末，加入到蒸馏水中，对该混合液进行电动搅拌处理10分钟，形成相对均匀稳定的δ-MnO2悬浮液；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为20mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为20mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；将经干燥预处理的聚乙烯泡沫材料空心圆柱体浸渍到上述步骤b制得的δ-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使δ-MnO2悬浮液中的δ-MnO2纳米颗粒充分附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从δ-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，再放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合δ-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.在上述步骤c中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用δ-MnO2纳米颗粒和聚乙烯泡沫的熔融法，将内置装有锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体的不锈钢网架的电热鼓风干燥箱的温度升高到不低于125℃，并在该温度下恒温进行热处理不多于20分钟，使聚乙烯泡沫材料表面软化并微熔化，即表面浅层熔融但不产生表面微流状态，该载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料发生容积收缩、致密化、外形变成环形，聚乙烯泡沫变成了聚乙烯泡沫衍生物，使δ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将上述成型催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使δ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，用蒸馏水对所得产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚乙烯泡沫衍生物材料表面连接不牢的δ-MnO2纳米粉末颗粒；最后，将制成品再次放入电热鼓风干燥箱中，在60℃下进行干燥处理至少30分钟，之后冷却到室温，即得最终散料产品载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂。
上述工艺步骤制备的成型催化剂经X射线衍射分析，结果如图2所示，其组成为δ-MnO2和EPE-衍生物。通过测试分析，以单位EPE表面面积的δ-MnO2颗粒的固化量计算，所述成型催化剂δ-MnO2颗粒负载量为0.0062g/cm2；δ-MnO2颗粒采用嵌入式连接固定在EPE衍生物表面，使δ-MnO2颗粒局部与EPE衍生物表面紧密连接固定，从EPE衍生物表面突出裸露的δ-MnO2颗粒部分形成催化剂活性点位的表界面。δ-MnO2颗粒从EPE衍生物基体表面突出裸露的部分为δ-MnO2颗粒整体高度的84％。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的散料成型催化剂应用于催化分解水中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的散料成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，该成型催化剂在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备不同尺寸的成型催化剂载锰氧化物(δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例九；
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为30mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为30mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的δ-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使δ-MnO2悬浮液中的δ-MnO2纳米颗粒充分附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从δ-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将该不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合δ-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.本步骤与实施例九相同；
e.本步骤与实施例九相同。
将本实施例制备的散料成型催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，结果表明，本实施例制备的成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，该催化剂在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十一
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成模块，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例九；
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.本步骤与实施例十相同；
d.本步骤与实施例九相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使δ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物催化剂表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图4所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成150mm*150mm*60mm的长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面150mm*150mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的载锰氧化物(δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中的过氧化氢，经过所制备的催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十二
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成不同尺寸的模块，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例九；
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.本步骤与实施例十相同；
d.本步骤与实施例九相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使δ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图7所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成240mm*240mm*60mm的长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面240mm*240mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的成型催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个成型催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例九；
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.本步骤与实施例十相同；
d.本步骤与实施例九相同；
e.本步骤与实施例十一相同。
取本实施例载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块9个，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图5所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的9个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，该催化剂模块组合体在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十四
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个成型催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例一；
(2)成型δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.本步骤与实施例十相同；
d.本步骤与实施例九相同；
e.本步骤与实施例十一相同。
取本实施例载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块9个，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的9个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm的铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm的铝合金条组成支架，将此支架置于两个成型催化剂模块组合体之间，形成两个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体以便测试，如图6所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体中模块越多，对气相中过氧化氢的去除效率和去除速率会越高。同时，在正常运行条件下，催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十五
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例九；
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.本步骤与实施例十相同；
d.本步骤与实施例九相同；
e.本步骤与实施例十二相同。
取本实施例4个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图8所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留的过氧化氢。将本实施例制备的一个成型催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十六
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个模块组合体，具体步骤如下：
(1)δ-MnO2的制备过程同实施例九；
(2)成型催化剂δ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例九相同；
b.本步骤与实施例九相同；
c.本步骤与实施例十相同；
d.本步骤与实施例九相同；
e.本步骤与实施例十二相同。
取本实施例4个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米δ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm的铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm的铝合金条组成支架，将此支架放置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图9所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留的过氧化氢。将本实施例制备的两个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂(δ-MnO2/EPE-衍生物)模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体越多，对气相中过氧化氢的去除效率和去除速率会越高。同时，在正常运行条件下，催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十七
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备
a.称量0.2g MnSO4·H2O和0.5g KMnO4溶解于50mL蒸馏水中，室温下磁力搅拌，使混合物充分溶解；
b.将含MnSO4·H2O和KMnO4的混合溶液移入100mL的含聚四氟乙烯内衬的高压釜中，将反应釜放入不低于125℃的电热鼓风干燥箱中反应2小时，待冷却至室温后，经离心、二次蒸馏水洗涤3～4次、60℃干燥12小时，然后冷却至室温，最终制得粉末催化剂α-MnO2。
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.按照在1L水中加入500g由上述步骤(1)制得的α-MnO2纳米粉末的混合比例，称取适量的α-MnO2粉末置于球磨罐中，加入蒸馏水，对混合液进行球磨处理12小时，得到粒径较小的α-MnO2纳米湿粉末催化剂；
b.按照在150L水中加入500g由上述步骤(1)制得的α-MnO2粉末的混合比例，将上述步骤a制得的α-MnO2纳米湿粉末，加入到蒸馏水中，对混合液进行电动搅拌处理10分钟，形成相对均匀稳定的α-MnO2悬浮液；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为20mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为20mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的α-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使α-MnO2悬浮液中的α-MnO2纳米颗粒充分地附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从α-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将此不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合α-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.在上述步骤c中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用α-MnO2纳米颗粒和聚乙烯泡沫的熔融法，将内置装有载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体的不锈钢网架的电热鼓风干燥箱的温度升高到不低于125℃，并在该温度下恒温进行热处理不多于20分钟，使聚乙烯泡沫材料表面软化并微熔化，即表面浅层熔融但不产生表面微流状态，该载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料发生容积收缩、致密化、外形变成环形，聚乙烯泡沫变成了聚乙烯泡沫衍生物，使α-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使α-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，用蒸馏水对初产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚乙烯泡沫衍生物材料表面连接不牢的α-MnO2纳米粉末颗粒；最后，将制品再次放入电热鼓风干燥箱中，在60℃下进行干燥处理至少30分钟，再将制成品冷却到室温，即得最终散料产品，即载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂。
通过测试分析，以单位EPE表面面积的α-MnO2颗粒的固化量计算，所述EPE的α-MnO2颗粒负载量为0.0047g/cm2；α-MnO2颗粒采用嵌入式连接固定在EPE衍生物表面，使α-MnO2颗粒局部与EPE衍生物表面紧密连接固定，从EPE衍生物表面突出裸露的α-MnO2颗粒部分形成催化剂活性点位的表界面。α-MnO2颗粒从EPE衍生物基体表面突出裸露的部分为α-MnO2颗粒整体高度的83％。
在常温常压下，将载锰氧化物(α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的散料成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物应用于催化分解水中过氧化氢，结果表明，本实施例制备的散料成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物能有效催化分解水中过氧化氢。同时，该催化剂在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十八
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备不同尺寸的成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为30mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为30mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的α-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使α-MnO2悬浮液中的α-MnO2纳米颗粒充分附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从α-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合α-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.本步骤与实施例十七相同。
将本实施例制备的散料成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物应用于催化分解水中过氧化氢，结果表明，本实施例制备的散料成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，催化剂在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例十九
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成模块，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.本步骤与实施例十八相同；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使α-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图4所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成150mm*150mm*60mm的长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面150mm*150mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的成型催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将上述成型催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成不同尺寸的模块，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.本步骤与实施例十八相同；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使α-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图7所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成240mm*240mm*60mm的长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面240mm*240mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的α-MnO2/EPE-衍生物成型催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂模块的作用，去除水中残留的过氧化氢。将本实施例制备的成型催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十一
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.本步骤与实施例十八相同；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.本步骤与实施例十九相同。
取本实施例9个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图5所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个成型催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的9个成型催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个成型催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留的过氧化氢。将本实施例制备的一个成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，该催化剂模块组合体在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十二
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.本步骤与实施例十八相同；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.本步骤与实施例十九相同。
取本实施例载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块9个，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个成型催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的9个成型催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm的铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm的铝合金条组成支架，将此支架置于两个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体之间，形成两个成型催化剂模块组合体，以便测试，如图6所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个成型催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体越多，过氧化氢分解率或去除率越高，去除速率也越快。同时，催化剂模块组合体在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.本步骤与实施例十八相同；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.本步骤与实施例二十相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(α-MnO2纳米)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图8所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，该催化剂模块组合体在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十四
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)α-MnO2的制备过程同实施例十七；
(2)成型催化剂α-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例十七相同；
b.本步骤与实施例十七相同；
c.本步骤与实施例十八相同；
d.本步骤与实施例十七相同；
e.本步骤与实施例二十相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(α-MnO2纳米)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图9所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米α-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体数量越多，过氧化氢催化分解率或去除率越高，去除速率也越快。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。
实施例二十五
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备
a.量取40mL浓度为0.5mol/L四水合硝酸锰溶液，将其倒入100mL陶瓷坩埚中；
b.将在所述步骤a中装入硝酸锰溶液的陶瓷坩埚置于马弗炉中于400℃焙烧4小时，之后冷却至室温，研磨得到产物棕黑色β-MnO2。
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.按照在1L水中加入500g由上述步骤(1)制得的β-MnO2粉末的混合比例，称取适量的β-MnO2粉末催化剂置于球磨罐中，加入蒸馏水，对混合液进行球磨12小时，得到粒径较小的β-MnO2纳米湿粉末催化剂；
b.按照在150L水中加入500g由上述步骤(1)制得的β-MnO2粉末的混合比例，将上述步骤a制得的β-MnO2纳米湿粉末，加入到蒸馏水中，对混合液进行电动搅拌处理10分钟，形成相对均匀稳定的β-MnO2悬浮液；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为20mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为20mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的β-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使β-MnO2悬浮液中的β-MnO2纳米颗粒充分地附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从β-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将该不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合β-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.在上述步骤c中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用β-MnO2纳米颗粒和聚乙烯泡沫的熔融法，将内置载物不锈钢网架的电热鼓风干燥箱温度升高到不低于125℃，并在该温度下恒温进行热处理不多于20分钟，使聚乙烯泡沫材料表面软化并微熔化，即表面浅层熔融但不产生表面微流状态，该载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料发生容积收缩、致密化、外形变成环形，聚乙烯泡沫变成了聚乙烯泡沫衍生物，使β-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使β-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，用蒸馏水对该初产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚乙烯泡沫衍生物材料表面连接不牢的β-MnO2纳米粉末颗粒；最后，将制成品再次放入电热鼓风干燥箱中，在60℃下进行干燥处理至少30分钟，再将制成品冷却到室温，即得最终散料产品载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂。
通过测试分析，以单位EPE表面面积的β-MnO2颗粒的固化量计算，所述EPE的β-MnO2颗粒负载量为0.0062g/cm2；β-MnO2颗粒采用嵌入式连接固定在EPE衍生物材料表面，使β-MnO2颗粒局部与EPE衍生物表面紧密连接固定，从EPE衍生物表面突出裸露的β-MnO2颗粒部分形成催化剂活性点位的表界面。β-MnO2颗粒从EPE衍生物基体表面突出裸露的部分为β-MnO2颗粒整体高度的85％。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的散料成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物应用于催化分解水中过氧化氢，结果表明，本实施例制备的散料成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该成型催化剂具有良好的稳定性和重复使用性，该成型催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十六
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备不同尺寸的成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为30mm圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为30mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的β-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使β-MnO2悬浮液中的β-MnO2纳米颗粒充分且地附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从β-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将该不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合β-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.本步骤与实施例二十五相同。
将本实施例制备的散料成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物应用于催化分解水中过氧化氢，结果表明，本实施例制备的散料成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，该成型催化剂在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，该成型催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十七
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成模块，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.本步骤与实施例二十六相同；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使β-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图4所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成150mm*150mm*60mm长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面150mm*150mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的成型催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的成型催化剂模块的作用，去除水中残留的过氧化氢。将本实施例制备的成型催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十八
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成不同尺寸的模块，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.本步骤与实施例二十六相同；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使β-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图7所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成240mm*240mm*60mm长方体铝合金框(上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品)，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面240mm*240mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的成型催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的成型催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例二十九
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.本步骤与实施例二十六相同；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.本步骤与实施例二十七相同。
取本实施例中9个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图5所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm铝合金板材做支撑。将制得的9个成型催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，该催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.本步骤与实施例二十六相同；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.本步骤与实施例二十七相同。
取本实施例中9个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm铝合金板材做支撑。将制得的9个成型催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图6所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体数量越多，过氧化氢催化分解率或去除率越高，去除速率也越快。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十一
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.本步骤与实施例二十六相同；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.本步骤与实施例二十八相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图8所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得到一个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，该催化剂模块组合体在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，该催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十二
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)β-MnO2的制备过程同实施例二十五；
(2)成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例二十五相同；
b.本步骤与实施例二十五相同；
c.本步骤与实施例二十六相同；
d.本步骤与实施例二十五相同；
e.本步骤与实施例二十八相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm的长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得到一个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图9所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米β-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个成型催化剂β-MnO2/EPE-衍生物模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且成型催化剂模块组合体数量越多，过氧化氢催化分解率或去除率越高，去除速率也越快。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备
a.将3.0g KMnO4加入到50mL蒸馏水中配成溶液A(浓度为0.38M)，将5.0g葡萄糖加入到20mL蒸馏水中配成溶液B(浓度为1.4M)，将A溶液迅速加入到B溶液中，形成混合液；
b.将上述步骤a的混合液剧烈搅拌10至15秒后静置。搅拌开始后的30秒内混合液变成棕色凝胶。使凝胶在室温下冷却至少30分钟，放入电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥过夜。在干燥的初始阶段，每隔10～不多于20分钟从凝胶中抽出多余水分；
c.将上述步骤b得到的棕色干凝胶在400℃下煅烧2小时，得到灰状产物，将该产物磨成细棕/黑色粉。然后，用蒸馏水将该细粉充分洗涤四次，并在110℃下干燥过夜，得到最终产物水钠锰矿型二氧化锰催化剂。
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.按照在1L水中加入500g由上述步骤(1)制得的水钠锰矿型二氧化锰粉末的混合比例，称取适量的粉末催化剂水钠锰矿型二氧化锰置于球磨罐中，加入蒸馏水，对混合液进行球磨处理12小时，得到粒径较小的水钠锰矿型二氧化锰纳米湿粉末催化剂；
b.按照在150L水中加入500g由上述步骤(1)制得的水钠锰矿型二氧化锰纳米粉末的混合比例，将上述步骤a制得的水钠锰矿型二氧化锰纳米湿粉末，加入到蒸馏水中，对混合液进行电动搅拌处理10分钟，形成相对均匀稳定的水钠锰矿型二氧化锰悬浮液；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为20mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为20mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的水钠锰矿型二氧化锰悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使水钠锰矿型二氧化锰悬浮液中的水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒充分附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从水钠锰矿型二氧化锰悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后此不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行与浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.在上述步骤c中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒和聚乙烯泡沫的熔融法，将内置载物不锈钢网架的电热鼓风干燥箱温度升高到不低于125℃，并在该温度下恒温进行热处理不多于20分钟，使聚乙烯泡沫材料表面软化并微熔化，即表面浅层熔融但不产生表面微流状态，该载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料发生容积收缩、致密化、外形变成环形，聚乙烯泡沫变成了聚乙烯泡沫衍生物，使水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，用蒸馏水对该初产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚乙烯泡沫衍生物材料表面连接不牢的水钠锰矿型二氧化锰纳米粉末颗粒；最后，将制成品再次放入电热鼓风干燥箱中，在60℃下进行干燥处理至少30分钟，再将制成品冷却到室温，即得最终散料产品载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂。
通过测试分析，以单位EPE表面面积的水钠锰矿型二氧化锰颗粒的固化量计算，所述EPE的水钠锰矿型二氧化锰颗粒负载量为0.0051g/cm2；水钠锰矿型二氧化锰颗粒采用嵌入式连接固定在EPE衍生物表面，使水钠锰矿型二氧化锰颗粒局部与EPE衍生物表面紧密连接固定，从EPE衍生物表面突出裸露的水钠锰矿型二氧化锰颗粒部分形成催化剂活性点位的表界面。水钠锰矿型二氧化锰颗粒从EPE衍生物基体表面突出裸露的部分为水钠锰矿型二氧化锰颗粒整体高度的85％。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的催化剂的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的散料成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物应用于催化分解水中过氧化氢，结果如图3曲线c所示。图3中曲线c表明，利用本实施例制备的催化剂能使水中初始浓度为400ppm的过氧化氢在25分钟内的催化分解率或去除率达到83.7％。本实施例制备的散料成型催化剂能有效催化分解水中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该催化剂具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十四
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备不同尺寸的成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为30mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为30mm圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的水钠锰矿型二氧化锰悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使水钠锰矿型二氧化锰悬浮液中水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒充分地附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从水钠锰矿型二氧化锰悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将此不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行与浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.本步骤与实施例三十三相同。
将本实施例制备的散料成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物应用于催化分解水中过氧化氢，结果如图3中曲线d所示。图3中曲线d表明，利用本实施例制备的成型催化剂能使水中初始浓度为400ppm的过氧化氢在25分钟内的催化分解率或去除率达到70.3％。本实施例制备的散料成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物能有效催化分解水中过氧化氢。同时，该催化剂在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十五
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成模块，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.本步骤与实施例三十四相同；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图4所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成150mm*150mm*60mm长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面150mm*150mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的水钠锰矿型二氧化锰/聚乙烯泡沫衍生物催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的成型催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十六
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成不同尺寸的模块，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.本步骤与实施例三十四相同；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使水钠锰矿型二氧化锰纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框制模，如图7所示。铝合金框模块对应的形状为上、下、左、右用铝合金板围成240mm*240mm*60mm长方体铝合金框，上方铝合金板可单独拆卸以便装入成型催化剂产品，所用铝合金框板材厚度均为2mm，前、后各内置一面240mm*240mm具有菱形小孔的铝合金网。将制得的成型催化剂产品装入铝合金框中，在不破坏原本成型催化剂框架和结构的前提下，将填充物压实、压紧，使铝合金框内部空间得到充分利用，得到载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块。
在常温常压下，将载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块应用于催化分解水中过氧化氢，经过所制备的催化剂模块的作用，去除水中残留过氧化氢。将本实施例制备的成型催化剂模块作为电动搅拌器的搅拌桨叶，以一定的搅拌速度应用于水体中，达到催化分解水中过氧化氢的目的。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十七
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.本步骤与实施例三十四相同；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.本步骤与实施例三十五相同。
取本实施例中9个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图5所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm铝合金板材做支撑。将制得的9个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十八
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.本步骤与实施例三十四相同；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.本步骤与实施例三十五相同。
取本实施例中9个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成462mm*462mm*64mm长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每3个催化剂模块组成一排，共3排，排与排之间以两个长450mm，宽60mm，厚2mm铝合金板材做支撑。将制得的9个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图6所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且催化剂模块组合体数量越多，过氧化氢催化分解率或去除率越高，去除速率也越快。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例三十九
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成一个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.本步骤与实施例三十四相同；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.本步骤与实施例三十六相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框，如图8所示。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
在常温常压下，将一个载锰氧化物(水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的一个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的一个催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢。同时，该催化剂模块组合体在正常运行条件下，具有良好的稳定性和重复使用性，该催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例四十
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物，并用铝合金装框制成两个催化剂模块组合体，具体步骤如下：
(1)水钠锰矿型二氧化锰的制备过程同实施例三十三；
(2)成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物的制备
a.本步骤与实施例三十三相同；
b.本步骤与实施例三十三相同；
c.本步骤与实施例三十四相同；
d.本步骤与实施例三十三相同；
e.本步骤与实施例三十六相同。
取本实施例中4个载锰氧化物(水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块，采用一定尺寸及形状规整的铝合金框进行装框。铝合金框对应的形状为上、下、左、右用铝合金板材围成488mm*488mm*64mm长方体铝合金框，所用铝合金框板材厚度均为2mm，每2个催化剂模块组成1排，共2排，两排之间以两个长480mm，宽60mm，厚2mm的铝合金板材做支撑。将制得的4个催化剂模块装入铝合金框中，即得一个载锰氧化物(水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。
采用本实施例两个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体。采用四个50mm*50mm*60mm铝合金三角直角块连接四条362mm*20mm*2mm铝合金条组成支架，将此支架置于两个催化剂模块组合体之间，形成两个催化剂模块组合体以便测试，如图9所示。
在常温常压下，将两个载锰氧化物(纳米水钠锰矿型二氧化锰)聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢，经过所制备的两个催化剂模块组合体的作用，去除气相中残留过氧化氢。将本实施例制备的两个成型催化剂水钠锰矿型二氧化锰/EPE-衍生物模块组合体应用于催化分解气相中过氧化氢。结果表明，本实施例制备的成型催化剂模块组合体能有效催化分解气相中过氧化氢，并且成型催化剂模块组合体数量越多，过氧化氢催化分解率或去除率越高，去除速率也越快。同时，在正常运行条件下，该催化剂模块组合体具有良好的稳定性和重复使用性，催化剂模块组合体制备工艺简单、能耗低、成本低并易于规模化生产。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例四十一
在本实施例中，一种载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的制备方法，采用浸渍-熔融法制备成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物，具体步骤如下：
(1)γ-MnO2的制备过程同实施例一。
(2)成型催化剂γ-MnO2/EPE-衍生物的制备
a.取少量粘结剂加入到150L的蒸馏水中，形成混有粘结剂的蒸馏水；
b.按照在150L水中加入500g由上述步骤(1)制得的γ-MnO2纳米粉末的混合比例，称取适量未球磨的γ-MnO2粉末，加入到混有粘结剂的蒸馏水中，对混合液进行电动搅拌处理10分钟，形成相对均匀稳定的γ-MnO2悬浮液；
c.采用一定尺寸及形状规整的聚乙烯泡沫(EPE)作为载体，聚乙烯泡沫材料对应的形状为直径为40mm，高为20mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为20mm，高为20mm的圆柱体，形成空心圆柱体。将聚乙烯泡沫材料置于不锈钢网架上放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，使表面水分去除；通过浸渍-提拉方法浸渍到上述步骤b制得的γ-MnO2悬浮液中，此过程利用浸渍提拉机，浸渍-提拉6次，浸渍时间30秒，提拉到位后停留5秒，提拉速度2厘米/秒，使γ-MnO2悬浮液中γ-MnO2纳米颗粒充分地附着在聚乙烯泡沫材料表面，然后将聚乙烯泡沫材料从γ-MnO2悬浮液中取出，转移到不锈钢网架中，然后将不锈钢网架放进电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥处理60分钟，使表面水分去除；然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合γ-MnO2纳米颗粒的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂前体；
d.在上述步骤c中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用γ-MnO2纳米颗粒和聚乙烯泡沫的熔融法，将内置载物不锈钢网架的电热鼓风干燥箱温度升高到不低于125℃，并在该温度下恒温进行热处理不多于20分钟，使聚乙烯泡沫材料表面软化并微熔化，即表面浅层熔融但不产生表面微流状态，该载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料发生容积收缩、致密化、外形变成环形，聚乙烯泡沫变成了聚乙烯泡沫衍生物，使γ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品；
e.在上述步骤d中保温热处理结束后，将载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂初产品取出，自然冷却至室温，使γ-MnO2纳米颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面的结合界面固化；然后，用蒸馏水对初产品进行洗涤，再超声处理60分钟，以去除在聚乙烯泡沫衍生物材料表面连接不牢的γ-MnO2纳米粉末颗粒；最后，将制成品再次放入电热鼓风干燥箱中，在60℃下进行干燥处理至少30分钟，再将制成品冷却到室温，即得最终散料产品载锰氧化物(纳米γ-MnO2)聚乙烯泡沫衍生物催化剂。本实施例复合催化剂采用嵌入式连接固定在聚乙烯泡沫衍生物表面，使粉末状催化剂颗粒局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密连接固定，由于采用面接触结合，本实施例催化剂负载牢固，不易脱落，保证了催化剂的质量。
实施例四十二
在本实施例中，一种填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，采用实施例一所述戒指环形式的所述载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂作为填充材料，充填入一定尺寸及形状规整的刚性材料框架中，通过填充物封装形成载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物复合催化剂成型材料模块。所述载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体的最大长度尺寸不大于40mm，采用刚性材料框架，结构网架的上、下、左、右侧面用刚性材料板依次连接围成的环形板形式的围框，在结构网架的前、后两侧分别覆盖连接刚性材料网，形成网箱，将戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂填充到网箱中，并充满网箱内部空间，利用网箱对填充的戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的堆积体进行形状约束，形成催化剂模块单元；刚性材料板和刚性材料网的材料熔点皆大于聚乙烯泡沫衍生物的熔点，且不与聚乙烯泡沫衍生物以及作为催化剂点位的锰氧化物颗粒发生化学反应；刚性材料网的网孔小于载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体的长宽高中的最小尺寸，使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体不会从网孔中脱出；堆积体中的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体之间的空隙和载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体自有通孔形成流体通道，催化剂模块单元的设有刚性材料网的上下两侧面形成流体穿过的流体流通工作面。
在刚性材料板和聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂之间设置弹性材料层或者弹性材料网，防止因刚性材料板的刚性干涉，使聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂的载体被挤压破坏，并约束聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂受到弹性材料层表面或者弹性材料网的阻力约束，使聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂与刚性材料板不产生滑移现象，保持催化剂模块单元的整体稳定；弹性材料层或者弹性材料网的材料熔点皆大于聚乙烯泡沫衍生物的熔点，且不与聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂的载体材料以及催化剂点位颗粒发生化学反应。
本实施例模块装填催化剂材料后模块结构稳定，填充材料整体内部压力合理，变形量合理可控，不会破坏催化剂结构；在刚性材料侧板和催化剂材料之间设置缓冲层、固定网，减少刚性材料侧板和催化剂材料之间的摩擦和移动，使模块内部材料稳定，液流通道的形状和结构稳定。
实施例四十三
本实施例与实施例四十二不同，特别之处在于：
在本实施例中，在填充型的聚乙烯泡沫衍生物载体复合催化剂成型材料模块中，刚性材料板的厚度窄侧面减薄形成圆滑曲线面，使流体流向填充型的弹性聚乙烯泡沫衍生物载体复合催化剂成型材料模块时，使刚性材料板迎向流体部分形成减小流体阻力的圆滑凸棱结构。本实施例通过结构设计，优化流体的过流结构，减小刚性材料表面液流的液流阻力。
实施例四十四
本实施例与上述实施例不同，特别之处在于：
在本实施例中，在填充型的聚乙烯泡沫衍生物载体复合催化剂成型材料模块中，所述刚性材料板表面光滑或在刚性材料板表面形成超疏水薄膜结构层。本实施例的刚性材料侧板采用超疏水材料涂层，减小刚性材料表面液流的液流阻力，获得更优的流体力学结构。
实施例四十五
本实施例与上述实施例不同，特别之处在于：
在本实施例中，一种成型材料模块的制作方法，通过成型材料模块的流体非流体流通工作面的成型材料模块的侧面敞口，将戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体材料装入结构网架内部，并填满压实，对戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的压紧力的大小以控制戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的受压直线变形量不超过10％为限，得到成型材料模块。本实施例模块装填催化剂材料后模块结构稳定，填充材料整体内部压力合理，变形量合理可控，不会破坏催化剂结构。
实施例四十六
本实施例与实施例四十五不同，特别之处在于：
在本实施例中，在进行填充型的聚合物载体复合催化剂成型材料模块的制作方法时，在对载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料进行压实填充时，在高压舱中进行升压操作，直到控制高压舱中的压力不低于1.5atm，通过气压压实填充，均匀挤压载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的各侧面浅层材料内微孔的体积，使块体材料体积均匀收缩，直至将最后一块载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料装入结构网架内部，然后均匀泄压直至环境气压，形成载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂膨胀应力装填组合体，完成填满压实操作，得到填充型的成型材料模块。本实施例模块装填催化剂材料后模块结构稳定，填充材料整体内部压力合理，变形量合理可控，不会破坏催化剂结构。本实施例将得到的负载型催化剂进行装框形成一个模块，进一步解决了泡沫塑料材质轻，导致最终成型催化剂质轻而无法应用于实际水相和气相中分解过氧化氢的问题，更加有利于实际应用；本实施例模块装填催化剂材料后模块结构稳定，填充材料整体内部压力合理，变形量合理可控，不会破坏催化剂结构，并使模块内部材料稳定。
实施例四十七
本实施例与上述实施例不同，特别之处在于：
在本实施例中，一种催化剂模块单元组合体，采用一系列上述实施例成型材料模块进行组装，利用更大尺寸的大结构网架对成型材料模块进行约束固定，在大结构网架中采用立面形式的前后单层催化剂模块单元组装结构，或者采用不低于2层的立面形式的前后多层催化剂模块单元组装结构；将一系列成型材料模块组装在一起形成透气并透水的蜂窝状催化剂模块单元组合体。将一系列填充型的弹性聚合物载体复合催化剂成型材料模块组装在一起形成透气并透水的蜂窝状催化剂模块单元组合体。
本实施例将得到的负载型催化剂进行装框形成一个模块，进一步解决了泡沫材料材质轻，导致最终成型催化剂质轻而无法应用于实际水相和气相中分解过氧化氢的问题，更加有利于实际应用；本实施例催化剂模块单元组合体结构稳定，填充材料整体内部压力合理，变形量合理可控，不会破坏催化剂结构，形成整体性滤芯，具有比表面积大、堆积密度低、机械强度高、孔隙率高、流体通量大、负载量大生产成本低的优点。
实施例四十八
本实施例与上述实施例不同，特别之处在于：
在本实施例中，催化剂模块单元组合体的成型材料模块在大结构网架中采用抽屉抽拉安装结构进行组装和卸载。本实施例催化剂模块单元组合体易于组装和维护，结构简单，制造方便，制造成本低。
上述实施例载体采用聚乙烯泡沫衍生物材料，以聚乙烯泡沫衍生物作为载体，采用粉末状的含锰氧化物颗粒作为催化剂活性点位材料，将含锰氧化物颗粒结合于聚乙烯泡沫衍生物的表面；含锰氧化物颗粒从聚乙烯泡沫塑料衍生物表面突出裸露的部分的高度不高于含锰氧化物颗粒整体高度的86％；以单位聚乙烯泡沫衍生物表面面积的含锰氧化物颗粒的固化量计算，所述聚乙烯泡沫衍生物的含锰氧化物颗粒负载量不大于0.0071g/cm2，使聚乙烯泡沫衍生物表面形成单层的含锰氧化物颗粒层。在本实施例中，载体采用聚乙烯泡沫衍生物材料，同样能达成上述实施例的技术效果，上述实施例聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂在应用于分解水相和气相中的过氧化氢时，聚乙烯泡沫衍生物载体为柔性材料和弹性阻尼材料，当聚乙烯泡沫衍生物材料表面形成的含锰氧化物颗粒遇到多角度流体冲击或者紊流扰动时，聚乙烯泡沫衍生物材料载体会发生微变形吸收了部分冲击能量，有效降低流体的干涉对催化剂的破坏，并提高整体式催化剂的寿命。
实施例四十九
本实施例特别之处在于：
在本实施例中，参见图6、图9和图10，采用用板条连接四个支撑部件，形成支架，将此支架置于两层催化剂模块组合体之间，使两层催化剂模块组合体之间形成架空结构空间，相邻的两层催化剂模块组合体之间的距离为30mm，形成流体混流空间，使流体经过整体式催化剂模块组合体时实现空间分段的过氧化氢分解，进行分级的过氧化氢降解。支撑部件采用弯折角度为直角的支撑短板，支撑短板厚度为2mm，使两层催化剂模块组合体之间的距离不大于20mm。采用本实施例支架使相邻层的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂模块组合体保持一定的空间来容留流体进行混匀和扩散，改善了流体中过氧化氢分解的空间动力学条件，更有效地发挥载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的降解过氧化氢的性能优势。
综上所述，上述实施例聚乙烯泡沫衍生物载体负载型催化剂、成型材料模块、组合体及其制备方法。采用浸渍-熔融法，将粉末催化剂负载固定在废弃的塑料材料上，制成有型、易循环的负载型催化剂，一方面，避免粉末催化剂使用的弊端，另一方面，使废弃塑料得以回收再利用，变废为宝，减少对环境的危害。本发明利用泡沫塑料表面和整体的泡孔及热熔融性，最大程度利用废弃塑料，实现废弃塑料的回用，变废为宝，环境友好，使资源得以最大化利用，且成本低廉，催化剂制备工艺简单，易于操作和控制，同时，利用浸渍-提拉机提高成型催化剂的产量，确保催化剂材料质量，满足实际生产要求。本发明将得到的负载型催化剂用铝合金进行装框形成一个模块，进一步解决了泡沫塑料材质轻，导致最终成型催化剂质轻而无法应用于实际水相和气相中分解过氧化氢的问题，更加有利于实际应用。上述实施例的技术方案制备出的高效催化性能的成型催化剂具有比表面积大、堆积密度低、机械强度高、孔隙率高、流体通量大、负载量大、具有热熔融性、化学稳定性好、可热加工、生产成本低的优点，可应用于过氧化氢分解、芬顿反应，类芬顿反应等领域。
以上对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理所做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：采用戒指环形式的所述载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂作为填充材料，充填入一定尺寸及形状规整的刚性材料框架中，通过填充物封装形成载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物复合催化剂成型材料模块；成型材料模块的长宽高对应的尺寸分别为150-240 mm、150-240 mm和不低于60 mm；所述成型材料模块具体为：
采用刚性材料框架，结构网架的上、下、左、右侧面用刚性材料板依次连接围成的环形板形式的围框，在结构网架的前、后两侧分别覆盖连接刚性材料网，形成网箱，将戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂填充到网箱中，并充满网箱内部空间，利用网箱对填充的戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的堆积体进行形状约束，形成催化剂模块单元；刚性材料板和刚性材料网的材料熔点皆大于聚乙烯泡沫衍生物的熔点，且不与聚乙烯泡沫衍生物以及作为催化剂点位的锰氧化物颗粒发生化学反应；刚性材料网的网孔小于载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体的长宽高中的最小尺寸，使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体不会从网孔中脱出；堆积体中的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体之间的空隙和载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体自有通孔形成流体通道，催化剂模块单元的设有刚性材料网的上下两侧面形成流体穿过的流体流通工作面；
所述成型材料模块迎向流体进入方向的刚性材料板窄侧面减薄形成圆滑曲线面，使流体流向填充型的成型材料模块时，使刚性材料板迎向流体部分形成减小流体阻力的圆滑凸棱结构；所述刚性材料板表面光滑或在刚性材料板表面形成超疏水薄膜结构层；
在结构网架内部还设有内部横档或内部支撑件作为结构网架稳定性结构，并使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体稳固固定填充于结构网架内部；采用一系列成型材料模块组装成催化剂模块单元组合体，具体为：
利用更大尺寸的大结构网架对成型材料模块进行约束固定，在大结构网架中采用立面形式的前后单层催化剂模块单元组装结构，或者采用不低于2层的立面形式的前后多层催化剂模块单元组装结构；将一系列所述成型材料模块组装在一起形成透气并透水的蜂窝状催化剂模块单元组合体，应用于催化分解水相和气相中的过氧化氢；
所述结构网架单侧的刚性材料板可单独拆卸，作为装填载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的装料口；所述成型材料模块采用如下方法制备而成：
通过成型材料模块的流体非流体流通工作面的成型材料模块的侧面敞口，将戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体材料装入结构网架内部，并填满压实，对戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的压紧力的大小以控制戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的受压直线变形量不超过10%为限，得到成型材料模块；
所述载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂采用具有中空通孔的聚乙烯泡沫块作为载体原始材料，采用浸渍法制备载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体，然后采用熔融法使载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体的中空聚乙烯泡沫块发生熔融改性，体积收缩，形成圈状或扭曲环状的戒指环形式的聚乙烯泡沫衍生物载体，并使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物表面紧密粘结在一起，使聚乙烯泡沫衍生物表面形成单层的锰氧化物颗粒散点的催化剂活性点位材料层，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂；
所述锰氧化物采用水钠锰矿型二氧化锰；
所述水钠锰矿型二氧化锰的制备方法的步骤如下：
（5-1）按照如下原料比例计算原料配比：将3.0 g KMnO4加入到50 mL蒸馏水中，配制成KMnO4浓度为0.38 M的溶液A；将5.0 g 葡萄糖加入到20 mL 蒸馏水中，配制成葡萄糖浓度为1.4 M的溶液B，将溶液A迅速加入到溶液B中，形成混合液；
（5-2）将在所述步骤（5-1）中制备的混合液剧烈搅拌10-15秒后静置；搅拌开始后的30秒内混合液变成棕色凝胶，使凝胶在室温下冷却至少30分钟，再将凝胶放入电热鼓风干燥箱中于不低于110℃下干燥过夜，在干燥的初始阶段，每隔10~20分钟从凝胶中抽出多余水分；
（5-3）将在所述步骤（5-2）中得到的棕色干凝胶在不低于400℃下煅烧至少2小时，得到粉灰状产物，将该产物磨成细棕/黑色粉；然后，用蒸馏水将该细粉充分洗涤至少4次，并在不低于110℃下干燥过夜，得到最终产物水钠锰矿型二氧化锰催化剂。
2.根据权利要求1所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：刚性材料板和刚性材料网皆采用铝、铜、钢、塑料或者复合材料制成；
或者，所用刚性材料板厚度不大于2 mm；
或者，刚性材料网的网孔形状为方形或菱形；
或者，刚性材料框架为正方体、长方体或六棱柱形状的结构网架；
或者，一个成型材料模块中至少包含600个戒指环形式的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂块体。
3.根据权利要求1所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：
或者，锰氧化物的催化剂颗粒从聚乙烯泡沫衍生物基体表面突出裸露的部分的高度不超过含锰氧化物颗粒整体高度的86%；
或者，以单位聚乙烯泡沫衍生物表面面积的粉末催化剂的固化量计算，所述聚乙烯泡沫的锰氧化物粉末催化剂负载量不大于0.0071 g/cm2，使聚乙烯泡沫衍生物表面形成单层的锰氧化物颗粒散点的催化剂活性点位材料层。
4.根据权利要求1所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：在对载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料进行压实填充时，在高压舱中进行升压操作，直到控制高压舱中的压力不低于1.5atm，通过气压压实填充，均匀挤压载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料的各侧面浅层材料内微孔的体积，使块体材料体积均匀收缩，直至将最后一块载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的块体材料装入结构网架内部，然后均匀泄压直至环境气压，形成载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂膨胀应力装填组合体，完成填满压实操作，得到填充型的成型材料模块。
5.根据权利要求1所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于，采用浸渍-熔融法制备载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂，具体步骤如下：
a. 悬浮液的制备：
按照在150 L蒸馏水中至少加入500 g锰氧化物粉末催化剂，使用电动搅拌器对混合液至少搅拌10分钟，形成均匀悬浮液；
b. 载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体的制备：
采用设定尺寸及形状规整的具有中空通孔的聚乙烯泡沫材料块作为载体，将其置于金属网架上，并放入电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下进行干燥预处理至少30分钟，去除表面水分；
然后取出干燥的聚乙烯泡沫材料块，利用浸渍提拉机，通过浸渍-提拉操作方法，使悬浮液中的锰氧化物粉末催化剂附着在聚乙烯泡沫材料的表面和孔隙中；然后将此泡沫材料转移到金属网架上，将此金属网架放入电热鼓风干燥箱，在不高于70℃下继续进行干燥处理至少30分钟，使表面水分去除，完成初次浸渍-干燥处理过程；
然后将经过初次浸渍-干燥处理的初步结合粉末催化剂的聚乙烯泡沫材料取出，再采用与初次浸渍-干燥处理相同的方式，重复进行浸渍-干燥处理至少累计3次，从而得到经过多次浸渍-干燥处理的载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料，即载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的前体；
c. 载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品制备：
在上述步骤b中完成连续多次浸渍-干燥处理后，采用熔融法，将内置载锰氧化物聚乙烯泡沫中间材料的金属网架的电热鼓风干燥箱温度升高到不低于125℃，并在该温度下保温进行热处理不多于20分钟，在热处理过程中，使载锰氧化物的聚乙烯泡沫中间材料表面软化和微熔化，并控制聚乙烯泡沫表面浅层熔融且不产生表面微流状态，该中间材料发生容积收缩、致密化、外形变化，使聚乙烯泡沫材料转变成为聚乙烯泡沫衍生物，使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫材料表面紧密粘结在一起，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品；
d. 载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料的固化：
在上述步骤c中保温热处理结束后，将载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料初产品取出，自然冷却至室温，使锰氧化物粉末催化剂局部与聚乙烯泡沫衍生物材料表面的结合界面达到固化，得到载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料；
e. 表面精整后处理：
取上述步骤d中载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料，用蒸馏水进行洗涤，再超声处理至少60分钟，以去除该成型材料表面连接不牢的粉末催化剂；最后，将成型材料再次放入电热鼓风干燥箱中，在不高于60℃下进行干燥处理至少30分钟，之后，将制品冷却到室温，即得最终散料产品载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂成型材料。
6.根据权利要求5所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：在所述步骤a中，所述蒸馏水为不添加任何粘结剂的蒸馏水或添加适量粘结剂的蒸馏水；
或者，所述粉末催化剂为经球磨机球磨的粉末催化剂或未经球磨机球磨的粉末催化剂；
或者，所述粉末催化剂为水钠锰矿型二氧化锰。
7.根据权利要求5所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：在所述步骤b中，所述浸渍-提拉方法，利用浸渍提拉机，浸渍-提拉至少6次，每次浸渍时间至少30秒，每次提拉到位后停留至少5秒，提拉速度不超过3cm/min；
或者，所述聚乙烯泡沫对应的形状为直径为不大于40 mm，高为20~30mm的圆柱体，其内部通过机加工切除一个直径为不大于20 mm的圆柱体，形成空心圆柱体或环。
8.根据权利要求5所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：在所述步骤c中，对聚合物载体的处理温度为125~155℃。
9.根据权利要求5所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块，其特征在于：在所述步骤e中，锰氧化物从聚乙烯泡沫衍生物表面突出裸露的部分的高度不高于含锰氧化物颗粒整体高度的86%；
或者，以单位聚乙烯泡沫衍生物表面面积的粉末催化剂颗粒的固化量计算，所述聚乙烯泡沫衍生物上的锰氧化物催化剂颗粒负载量不大于0.0071 g/cm2，使聚乙烯泡沫衍生物表面形成单层的含锰氧化物颗粒层。
10.一种用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的催化剂模块单元组合体，其特征在于：采用一系列权利要求1所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块进行组装，利用更大尺寸的大结构网架对成型材料模块进行约束固定，在大结构网架中采用立面形式的前后单层催化剂模块单元组装结构，或者采用不低于2层的立面形式的前后多层催化剂模块单元组装结构；将一系列成型材料模块组装在一起形成透气并透水的蜂窝状催化剂模块单元组合体。
11.根据权利要求10所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的催化剂模块单元组合体，其特征在于：催化剂模块单元组合体的长宽高对应的尺寸分别不低于462 mm、462 mm和64 mm；
或者，成型材料模块在大结构网架中采用抽屉抽拉安装结构进行组装和卸载。
12.一种权利要求1所述用于催化分解水相和气相中的过氧化氢的填充型的载锰氧化物聚乙烯泡沫衍生物催化剂的成型材料模块的应用，其特征在于：应用于催化分解水相和气相中的过氧化氢。
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