氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命的方法技术

氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命的方法，涉及锰氧化物技术领域。首先将MnO

【技术实现步骤摘要】
氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命的方法


[0001]本专利技术涉及锰氧化物
，尤其涉及氨基修饰增强锰氧化物 去除甲醛效率和寿命的方法。

技术介绍

[0002]建筑物内的环境空气质量被认为是一个主要的公共卫生问题。在 室内空气中可以发现的许多化学物质中，包括干洗溶液、木材固定剂、 造纸和纸浆生产，化妆品和纺织工业中的甲醛(HCHO)被认为是毒性 最大的挥发性有机化合物(VOC)之一。
[0003]长时间暴露在低浓度HCHO即使0.08ppm也可能刺激粘膜，引 起鼻炎、气管炎、肺炎等呼吸系统疾病。当暴露在高HCHO浓度下， 会引起皮肤和肝脏疾病以及内分泌及免疫系统紊乱，给身体健康带来 严重的危害。因此，消除室内HCHO污染，降低公共卫生风险是一项 紧迫的任务。
[0004]目前可以通过物理吸附、TiO2光催化、等离子体分解、锰氧化物 化学催化等方法来去除甲醛。
[0005]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 单的暂时固定在固体多孔材料中，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。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。等离子体分解会 在反应过程中产生有害的副产物。
[0006]锰氧化物化学催化法去除甲醛是目前室内去除甲醛方法中最具 有潜力的，因为这种方法不需要苛刻的外界条件，且可以利用氧化还 原反应分解甲醛，不会像物理吸附那样造成二次污染。而且锰氧化物 可以是粉末形态，也可以附载在载体上。r/>[0007]甲醛在锰氧化物催化下完全转化的产物是二氧化碳和水，不完全 转化时中间产物多为甲酸盐类(HCOO
‑
)物质，而这些物质会吸附在锰 氧化物催化剂的表面，将催化剂包裹减小催化反应的比表面积，进而 大幅度降低锰氧化物对甲醛的催化效率，锰氧化物的催化寿命也会明 显下降导致催化剂失活。

技术实现思路

[0008]目前解决上述问题的办法是加电，加热，但是这就增加了能耗， 缩小了它的使用范围。
[0009]本专利技术用氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命的方法，并 且还具有抑菌效果，材料制备方法简单，可以被广泛应用到口罩、空 气净化器等，适应于大量工业生产。
[0010]本专利技术提供一种氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命方 法，将利用二乙醇胺中的氨基与中间产物反应的性质，加快中间产物 分解促进锰氧化物催化甲醛，提升催化效率，改善催化剂寿命。
[0011]一种氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命方法，其特征在 于，包括以下步骤：
[0012](1)首先，用甲醇和超纯水清洗过滤海绵，以去除表面上的残 留物；然后在105℃用0.1mol/L的NaOH溶液浸泡，放置至少1.5h 形成亲水集团羟基(
‑
OH)；将浸泡后的过滤海绵浸入高锰酸钾溶液中， 然后添加(NH4)2C2O4溶液，使得高锰酸钾能够反应生成MnO
x
。
[0013]优选每200
‑
600mL(优选500mL)0.05mol/L对应100
‑
150mL(优 选120mL)0.3mol/L的(NH4)2C2O4溶液；
[0014]反应如下：
[0015][0016]将pH调节至7.3后，将混合溶液加热到90℃反应10h；将反应 后的产物取出用超纯水洗涤去除残留物，然后干燥，得到负载MnO
x
纳米颗粒的过滤海绵，MnO
x
纳米颗粒负载在过滤海绵的表面上。
[0017](2)将二乙醇胺(DEA)与无水乙醇混合，并在室温下搅拌均匀后， 将负载有MnO
x
纳米颗粒的过滤海绵浸入溶液，并在室温下继续搅拌 至少6h；在这个过程中二乙醇胺会与过滤海绵上羟基以氢键的形式 结合；最后干燥得到氨基修饰过滤海绵负载锰氧化物催化剂。
[0018]同时本专利技术引入氨基后对大肠杆菌有明显的抑菌效果。
[0019]本专利技术的优点：
[0020]1.利用二乙醇胺中氨基与中间产物(HCOO
‑
)反应的性质促进锰氧化 物催化甲醛的分解。
[0021]2.在除醛的同时还具有杀菌效果。
[0022]3.材料制备方法简单，且原料低廉，适应于大量工业生产。
[0023]4.材料应用较为广泛，可以将其应用到口罩、空气净化器等设备上。
附图说明
[0024]图1锰氧化物催化甲醛的机理图
[0025]图2锰氧化物催化甲醛失活的机理图
[0026]图3过滤海绵负载锰氧化物催化甲醛失活的机理图
[0027]图4氨基修饰增强过滤海绵负载锰氧化物去除甲醛机理图
[0028]图5过滤海绵负载锰氧化物XRD图
[0029]图6氨基修饰过滤海绵负载锰氧化物FTIR图
[0030]图7有无氨基修饰的锰氧化物对甲醛催化效率图(左)和有无氨基修 饰的锰氧化物的催化寿命(右)图。
[0031]图8氨基修饰过滤海绵负载锰氧化物催化甲醛前后对大肠杆菌的抑 菌实验图。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不限于以下 实施例。
[0033]实施例1
[0034]1.锰氧化物催化甲醛的机理：
[0035]下面解释锰氧化物催化甲醛机理。锰氧化物是一种结构比较复杂 的氧化物,其分子式应表示为MnO
x
,X表示含氧量,数值小于2。由于 锰氧化物中氧空位的存在,氧空位留下
的电子被邻近金属离子Mn
4+
捕 获形成低价的Mn
3+
。锰氧化物表面会吸附很多的氧气(O
2 ads),通常会 俘获自由电子成为氧负离子O
*
(O2‑
、O
22
‑
、O
‑
、O2‑
等)。甲醛首先会 被生成的O
*
不完全氧化为甲酸盐类(HCOO
‑
)中间产物，接着HCOO
‑
被 完全氧化成二氧化碳和水(图1锰氧化物催化甲醛的机理图)。
[0036]下面为具体的公式：
[0037]Mn
4+
+e
→
Mn
3+
[0038]O2(g)
→
O2(ads)
[0039]O2(ads)+Mn
3+
→
O
*
+Mn
4+
[0040]HCHO+O
*
→
HCOO
‑
+H
+
[0041]HCOO
‑
+O
*
→
CO2+H2O
[0042]根据锰氧化物催化机理可知，当HCOO
‑
积累较多将锰氧化物覆盖 住后，催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基修饰增强锰氧化物去除甲醛效率和寿命方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先，用甲醇和超纯水清洗过滤海绵，以去除表面上的残留物；然后在105℃用0.1mol/L的NaOH溶液浸泡，放置至少1.5h形成亲水集团羟基(
‑
OH)；将浸泡后的过滤海绵浸入高锰酸钾溶液中，然后添加(NH4)2C2O4溶液，使得高锰酸钾能够反应生成MnO
x
；将pH调节至7.3后，将混合溶液加热到90℃反应10h；将反应后的产物取出用超纯水洗涤去除残留物，然后干燥，得到负载MnO
x
纳米颗粒的过滤海绵，MnO
x
纳米颗粒负载在过滤海绵的表面上；(2)将二乙醇胺(DEA)与无水乙醇混合，并在室温下搅拌均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋雪梅，朱光硕，韩昌报，严辉，赵文康，郑嘉煜，张浩，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：