本发明专利技术公开了一种用于去除室内甲醛的MnO2‑ACF材料及其制备方法，该材料包括载体活性碳纤维及负载在该载体表面的MnO2；其制法包括首先将KMnO4、碱性物质、分散剂及模板剂溶于水中，制得混合溶液，其次，将该混合溶液滴入锰盐溶液中，反应制得混合物，最后将活性碳纤维浸入该混合物中，震荡、洗涤、干燥、煅烧剂冷却后，即可制得MnO2‑ACF材料。优点为本发明专利技术的MnO2‑ACF材料不仅能够高效地去除室内空气中低浓度甲醛污染物，且其稳定性高、寿命长、成本低，能够重复使用；同时制备工艺简单，操作安全，成本较低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气净化材料制备领域，尤其涉及一种用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料及其制备方法。
技术介绍
甲醛严重危害人体健康，其在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，被世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)确定为Ⅰ类致癌物。室内甲醛污染问题已经引起社会各界极大的关注。研究表明短期接触甲醛会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道而引起过敏反应，长期接触低剂量甲醛易增加鼻咽癌、白血病和死亡的可能性。中国颁布的《室内空气质量标准》(份B/T 18883-2002)规定室内空气中甲醛卫生标准(最高允许浓度)为0.10m份/m3。然而，据调查，中国多数城市多半家庭室内空气中甲醛的含量均超标，因此，高效去除室内甲醛极为重要。目前对室内空气中甲醛的治理方法主要有吸附法、光催化法及贵金属催化法。吸附法常因吸附剂容量小且吸附无选择性，对低浓度污染物基本无法有效去除，且脱附易造成二次污染；光催化法需要在紫外光照条件小才能进行，具有相当大的使用局限性，且转化效率低；贵金属催化剂易出现催化剂中毒现象，使催化剂失效，且由于贵金属资源稀少，价格昂贵，限制了其在室温催化氧化除甲醛催化剂中的推广和应用，因此，无论是吸附法、光催化法还是贵金属催化法都达不到满意的效果。因此，现亟需研发一种高效去除室内甲醛的吸附材料。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种能够高效去除室内甲醛、稳定性强且寿命长的MnO2-ACF材料；本专利技术的第二目的是提供该材料的制备方法。技术方案：本专利技术用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料，包括载体活性碳纤维及负载在该载体表面的MnO2，其负载率为7～31％。本专利技术采用活性碳纤维作为载体，其具有高度发达的微孔结构、较大的吸附容量及极强的吸附能力，且在其表面负载MnO2，该MnO2以微粒状均匀分布在活性碳纤维表面，有利于甲醛气体的降解有利于甲醛气体的降解。本专利技术制备用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料的方法包括如下步骤：(1)将4.5～7份KMnO4、4～6.5份碱性物质、0.8～1.8份分散剂及0～1.5份模板剂溶于220～260份水中，制得混合溶液A；(2)将6～10份锰盐溶入240～300份水中，配制成锰盐溶液，并将上述混合溶液A加入该锰盐溶液中，反应0.5～3h，得混合物B；(3)将活性碳纤维浸入上述混合物B中，震荡20～60min、洗涤、干燥及煅烧后，冷却即可制得MnO2-ACF材料。进一步说，本专利技术在制备混合溶液A时，添加分散剂，其能够提高MnO2粒子的分散度，降低MnO2粒子的团聚，提高催化剂活性，优选的，该分散剂可包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；添加模板剂，利用模板剂的限域作用，使产物在模板剂孔隙中产生，最终得到结构可控的纳米MnO2，优选的，该模板剂可包括十六烷基三甲基溴化铵、十六胺、P123中的至少一种；碱性物质优选可包括KOH、Ca(OH)2、NaOH中的至少一种。本专利技术在配制锰盐溶液溶液时，采用的锰盐优选可为MnSO4·H2O或Mn(Ac)2·4H2O。本专利技术将活性碳纤维浸入混合物B中后，优选采用超声波震荡，洗涤、干燥后，在350～450℃条件下煅烧保温2～4h。更进一步说，本专利技术采用的活性碳纤维首先经过超声处理，能够除去活性碳纤维孔道中的气泡等，利于后续MnO2的负载。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该MnO2-ACF材料采用内部结构疏松、高吸附性的活性碳纤维作为载体，且在载体上负载MnO2，该MnO2以微粒状均匀分布在活性碳纤维表面，两者协同作用，不仅能够高效地去除室内空气中低浓度甲醛污染物，使其降解率达到70.6～88.3％，且其稳定性高，寿命长，成本低，能够重复使用；同时该制备工艺简单，操作安全，成本较低。附图说明图1为本专利技术MnO2-ACF材料制备方法的工艺流程示意图；图2为本专利技术的MnO2-ACF材料(MnO2负载率为20％)对不同浓度甲醛降解率曲线；图3为本专利技术的MnO2-ACF材料(MnO2负载率为20％)的稳定性测试示意图；图4为本专利技术的不同MnO2负载率MnO2-ACF材料降解甲醛曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1如图1所示，本专利技术的MnO2-ACF材料由如下步骤制备而得：(1)将6.5份KMnO4、5.0份NaOH、1.2份聚乙烯吡咯烷酮溶于230份纯水中，搅拌至KMnO4、NaOH和聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，制得混合溶液A；搅拌条件下将上述混合溶液A滴加入由7.8份MnSO4·H2O溶入260份纯水中制得的MnSO4溶液中，滴加完毕后继续反应1小时，得到棕褐色浆液B；(2)将活性碳纤维(ACF)进行预处理，预处理工艺包括：将ACF毡片浸渍入500ml乙醇中，超声清洗10min，取出ACF用1000ml去离子水清洗3次，再将ACF浸入500ml浓度为6％的硝酸溶液中，超声清洗10min，取出ACF再用1000ml去离子水清洗3次，再经超声波洗涤，最后置于干燥箱中105℃下恒温干燥2h，即得处理过的活性碳纤维；(3)将经预处理过的活性碳纤维，浸入上述棕褐色浆液B中，于超声波中震荡20min后取出，洗涤干净后，在80℃干燥，在400℃煅烧保温2h，冷却处理后，即制得MnO2-ACF材料。本实例制得MnO2-ACF材料的MnO2负载率为7％，对室内低浓度甲醛处理100min，对甲醛的降解率为72.8％。本实施例采用的原料KMnO4、碱性物质、分散剂、模板剂、MnSO4·H2O或Mn(Ac)2·4H2O及活性碳纤维均可从市场上购买得到。实施例2基本步骤与实施例1相同，不同之处在于步骤(3)中震荡的时间为30min。本实例制得MnO2-ACF材料的MnO2负载率为10％，对室内低浓度甲醛处理100min，对甲醛的降解率为79.6％。实施例3本专利技术的MnO2-ACF材料由如下步骤制备而得：(1)将6.5份KMnO4、5.0份NaOH、1.2份聚乙烯吡咯烷酮、0.5份十六胺溶于230份纯水中，搅拌至KMnO4、NaOH、聚乙烯吡咯烷酮及十六胺完全溶解，制得混合溶液A；搅拌条件下将上述混合溶液A滴加入由7.8份MnSO4·H2O溶入260份纯水中制得的MnSO4溶液中，滴加完毕后继续反应1小时，得到棕褐色浆液B；(2)将活性碳纤维(ACF)先进行预处理，预处理工艺包括：将ACF毡片浸渍入500ml乙醇中，超声清洗12min，取出ACF用1000ml去离子水清洗3次，再将ACF浸入500ml浓度为4％的硝酸溶液中，超声清洗8min，取出ACF再用1000ml去离子水清洗3次，再经超声波洗涤，最后置于干燥箱中95℃下恒温干燥1h，即得处理过的活性碳纤维；(3)将经预处理过的活性碳纤维，浸入上述棕褐色浆液B中，于超声波中震荡40min后取出，洗涤干净后，在80℃干燥，在400℃煅烧保温2.5h，冷却处理后，制得MnO2-ACF材料。本实例制得MnO2-ACF材料的MnO2负载率为16％，对室内低浓度甲醛处理100min，对甲醛的降解率为84.1％。实施例4本专利技术的MnO2-ACF材料由如下步骤制备而得：(1)将6.5份KMnO4、5.0份NaOH、1.2份聚乙二醇、0.5份十本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于去除室内甲醛的MnO2‑ACF材料，其特征在于：包括载体活性碳纤维及负载在该载体表面的MnO2，其负载率为7～31％。
【技术特征摘要】
1.一种用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料，其特征在于：包括载体活性碳纤维及负载在该载体表面的MnO2，其负载率为7～31％。2.一种制备权利要求1所述的用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将4.5～7份KMnO4、4～6.5份碱性物质、0.8～1.8份分散剂及0～1.5份模板剂溶于220～260份水中，制得混合溶液A；(2)将6～10份锰盐溶入240～300份水中，配制成锰盐溶液，并将上述混合溶液A加入该锰盐溶液中，反应0.5～3h，得混合物B；(3)将活性碳纤维浸入上述混合物B中，震荡20～60min、洗涤、干燥及煅烧后，冷却即可制得MnO2-ACF材料。3.根据权利要求2所述的制备用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碱性物质包括KOH、Ca(OH)2、NaOH中的至少一种。4.根据权利要求2所述的制备用于去除室内甲醛的MnO2-ACF材料的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽媛，陈毛毛，石俊峰，
申请(专利权)人：南京尚易环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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