纳米摩擦电荷增强锰氧化物/高分子复合材料去除甲醛的装置制造方法及图纸

纳米摩擦电荷增强锰氧化物/高分子复合材料去除甲醛的装置，属于甲醛去除技术领域。通过电纺丝+水热技术制备大面积锰氧化物/高分子纳米复合材料(MnO

【技术实现步骤摘要】
纳米摩擦电荷增强锰氧化物/高分子复合材料去除甲醛的装置
本技术属于甲醛去除
，尤其涉及一种纳米摩擦电荷增强由电纺丝+水热技术制备的锰氧化物/高分子纳米复合材料去除甲醛效率和寿命的方法和装置。
技术介绍
近年来，随着人们生活质量的提高，室内空气污染问题逐渐引起人们的关注。其中气态污染物一般来源于室内装饰材料和家具中甲醛(HCHO)、甲苯等挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)的释放，它能够刺激人体神经中枢，引起各种呼吸道疾病甚至癌变。甲醛是室内污染物中最重要的有害物质，早在2004年，世界卫生组织(WHO)已将其认定为一类致癌物质。因此，我国《室内空气质量标准》明确规定室内甲醛浓度不超过0.1mg/m3(≤0.08ppm)(GB/T18883-2002)为安全居住环境。然而，研究表明，大部分国家新装修房屋普遍存在甲醛超标的现象，其超标的甲醛浓度普遍在0.1ppm-10ppm，属于典型的低浓度甲醛污染问题。《2019中国室内空气污染状况白皮书》同样指出，装修完成后3年内的房屋中室内空气质量不合格率达74％，而办公室中更是高达90％。因此，如何高效、长效的将室内低浓度甲醛降低至国家标准(≤0.08ppm)以下，对实现人民日益增长的美好生活需要具有重要意义。目前可以通过物理吸附、TiO2光催化、锰氧化物化学催化等方法来去除甲醛。其中物理吸附主要以多孔活性炭为主，甲醛不会被分解，只是简单的被吸附在多孔部位，会出现吸附饱和现象，一段时间后还会产生脱附现象，造成二次污染，使用寿命有限。TiO2光催化降解HCHO只能在有强烈的光照情况下才能实现，不利于室内去除甲醛。而以锰氧化物(MnOx)为代表的过渡金属氧化物，因成本低廉、无毒无害、室温催化效率高等优点，在甲醛催化领域受到广泛关注。目前研究者都是通过改善MnOx催化剂材料的组成和结构，从而在一定程度上提升催化反应速率，但是随着催化反应进行，中间产物(如甲酸、甲酸盐等)在催化剂表面的积累导致催化速率和催化稳定性降低，因而催化剂很难满足实际应用中长期使用需求。并且大面积负载型催化剂的高校合成也是一项难题。所以，如何高效制备大面积负载型催化剂并提高MnOx在室温下催化速率和催化稳定性是实现室内低浓度甲醛(≤10ppm)高效和长效降解所面临的首要问题。
技术实现思路
本技术通过电纺丝+水热技术制备大面积锰氧化物/高分子纳米复合材料(MnOx/PI&PA纳米复合结构纤维网)，并通过增加催化剂表面电荷方面来协同锰氧化物催化氧化，提高氧气向活性氧的转化产率，促进中间产物分解，从而提升甲醛催化分解速率和催化稳定性。本技术通过静电纺丝+水热原位生长，创新性的构筑出室温条件下对室内低浓度甲醛具有高催化效率和寿命的新型MnOx/高分子纳米复合结构纤维材料催化剂，且适合大规模生产，具有很强的实用性。创新的将摩擦纳米发电技术引入到MnOx甲醛催化分解过程，通过增加催化剂表面摩擦电荷和电场的分布，实现O2向活性氧O*的高效转化，提升甲醛催化效率和寿命。设计出用于室内甲醛催化的高效级空气净化器结构，为MnOx催化剂的在实际生活中室内净化方面的应用奠定基础。具体包括如下技术方案：纳米摩擦电荷增强锰氧化物/高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：电纺丝+水热技术制备MnOx/高分子纳米复合材料：MnOx/PI纳米复合结构纤维制备：首先将碳(C)纳米颗粒均匀分散到聚酰胺酸(PAA)的MDF(二甲基甲酰胺)溶液，接着通过静电纺丝工艺制备出C/PAA纳米复合结构纤维无纺布，使得C纳米颗粒固定到PAA纳米纤维上，然后在300℃进行亚胺化处理得到C/PI，再将C/PI在碱性溶液下水解，去除PI纤维上C纳米颗粒表面覆盖的PI层，使得纳米复合结构纤维无纺布表面有C纳米颗粒露出来，然后将纳米复合结构纤维无纺布置于KMnO4溶液中一段时间，使得露出的C纳米颗粒与KMnO4发生氧化还原反应，在C纳米颗粒表面上原位生长MnOx纳米结构，最后经过热处理得到MnOx/PI纳米复合纳米结构纤维网布；MnOx/PA纳米复合纤维制备：以添加C纳米颗粒(即碳纳米颗粒)的尼龙6-甲酸溶液作为纺丝液制备出纳米复合结构纤维布，使得C纳米颗粒固定到PA纳米纤维上，然后经过90℃热处理后，在酸性条件下水解去除PA纤维表面上C纳米颗粒表面覆盖的PA层，使得PA纤维表面上具有C纳米颗粒露出来，然后将纳米复合结构纤维无纺布置于KMnO4溶液中一段时间，使得露出的C纳米颗粒与KMnO4发生氧化还原反应，在C纳米颗粒表面上原位生长MnOx纳米结构，最后热处理后得到MnOx/PA纳米复合纳米纤维催化剂网布。上述MnOx/PI纳米复合结构纤维制备和MnOx/PA纳米复合纤维制备的过程中，KMnO4溶液的浓度为0.05Mol/L，反应时间为120min，然后105℃烘干12h。反应方程式如下：2MnO4-+C→MnO42-+MnO2+CO2制备工艺见图1MnOx/PI&PA纳米复合纤维催化剂制备流程①-⑤。基于风能或机械震动产生的摩擦电荷增强的甲醛空气净化器，其特征在于，主要包括七部分组成：进风口(1)、MnOx/高分子纳米复合材料纤维网(2)、震动器(3)、涡轮风机(4)、出风口(5)、浓度检测器(6)、控制面板(7)；净化器为空腔结构，设有两个进风口(1)，分别为与相对的两侧面，在空气净化器内部进风口(1)处设有MnOx/高分子纳米复合材料纤维网(2)封口，所述的MnOx/高分子纳米复合材料纤维网为多层结构紧贴叠加，MnOx/高分子纳米复合材料纤维网上下两端分别采用震动器(3)夹持，震动器(3)可用于对MnOx/高分子纳米复合材料纤维网进行震动，净化器的上部设有出风口(5)，出风口(5)处设有涡轮风机(4)，同时还设有浓度检测器(6)、控制面板(7)，浓度检测器(6)设置在甲醛空气净化器内或/和外，控制面板(7)中设有或连接有控制器，控制面板(7)与震动器(3)、涡轮风机(4)、浓度检测器(6)连接；震动器(3)为微震动器或微震动控制器，能提供震动即可。所述的MnOx/高分子纳米复合材料为上述制备的MnOx/PI纳米复合结构纤维或MnOx/PA纳米复合纤维。控制面板(7)还可以通过设置显示湿度、温度。所述甲醛空气净化器的工作方法，其特征在于，当涡轮风机(4)启动之后，并打开振动器(3)，被甲醛污染的室内气体会从进风口(1)进气，经过MnOx/高分子纳米复合材料纤维网(2)时，粉尘会被纤维吸附上，而有机物污染物如甲醛会被锰氧化物分解为二氧化碳和水，而震动器(3)会增强MnOx/高分子纳米复合材料纤维网(2)之间的震动摩擦，会产生更多的摩擦电荷，促进氧负离子的产生，从而增强甲醛的分解；最终，纯净的空气经出风口(5)再排放到外部；浓度检测器(6)用来检测甲醛的浓度，而控制面板(7)会显示甲醛浓度、湿度、温度等室内环境情况，并且可以控制机器的运行。基于风能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于风能或机械震动产生的摩擦电荷增强的甲醛空气净化器，其特征在于，主要包括七部分组成：进风口(1)、MnO

【技术特征摘要】
1.基于风能或机械震动产生的摩擦电荷增强的甲醛空气净化器，其特征在于，主要包括七部分组成：进风口(1)、MnOx/高分子纳米复合材料纤维网(2)、震动器(3)、涡轮风机(4)、出风口(5)、浓度检测器(6)、控制面板(7)；净化器为空腔结构，设有两个进风口(1)，分别为与相对的两侧面，在空气净化器内部进风口(1)处设有MnOx/高分子纳米复合材料纤维网(2)封口，所述的MnOx/高分子纳米复合材料纤维网为多层结构紧贴叠加，MnOx/高分子纳米复合材料纤维网上下两端分别采用震动器(3)夹持，震动器(3)可用于对MnOx/高分子纳米复合材料纤维网进行震动，净化器的上部设有出风口(5)，出风口...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩昌报，赵文康，郑嘉煜，严辉，汪浩，张永哲，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11