一种室温下矿化甲醛的方法及净化系统技术方案

本发明专利技术提供了一种室温下矿化甲醛的方法及净化系统，所述室温下矿化甲醛的方法包括：使含有甲醛的气体进入到含有催化剂的净化模块中，并通入臭氧，进行催化臭氧氧化甲醛的矿化处理；所述催化剂为负载了δ‑MnO2的分子筛。采用本发明专利技术的技术方案，结合δ‑MnO2、分子筛和臭氧，使其发生协同作用，实现在室温下就能催化臭氧高效矿化甲醛为CO2，且无臭氧残余，节能环保且安全。

【技术实现步骤摘要】
一种室温下矿化甲醛的方法及净化系统
本专利技术属于室内空气净化
，尤其涉及一种室温下矿化甲醛的方法及净化系统。
技术介绍
由于人们的日常活动约有80％的时间是在室内进行的，室内空气的质量越来越引起人们的重视。根据国家室内空气检测部门的相关统计，九成以上的新装修居室存在有害气体严重的问题。据相关报道称，90％的新房子以及新家具甲醛含量超标，而70％左右的孕妇胎儿畸形是由室内甲醛浓度超标引起的，新生儿白血病增多原因之一是住甲醛浓度超标的新装修房子。由此可见，室内空气的甲醛污染问题已经严重威胁到了人类的身心健康。因此，研发高效净化甲醛的室内空气污染物消除治理技术显得十分紧迫。实际应用中，去除甲醛的技术有换气法、植物吸收法、吸附法、化学反应法、等离子体消除法、光催化降解法、催化氧化法。目前，在室温条件下能高效矿化甲醛成CO2催化剂是以Pt为主的贵金属催化剂，但贵金属催化剂成本高。相对而言，过渡金属氧化物催化剂成本低，但其催化甲醛转化50％的温度通常都还高于50℃，在室温下完全矿化甲醛成CO2仍然是个难以越逾越的鸿沟，如表1所示。结合表1及我们实际的对照实验可以知道，目前的技术方案在室温条件下催化氧气矿化甲醛成CO2的活性很差。因此，研发室温下高效矿化甲醛成CO2的技术方法是甲醛净化的关键。表1过渡金属氧化物催化剂反应条件和反应温度总结
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种室温下矿化甲醛的方法及净化系统，实现在室温条件下催化臭氧氧化甲醛，并高效矿化成CO2。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种室温下矿化甲醛的方法，使含有甲醛的气体进入到含有催化剂的净化模块中，并通入臭氧，进行催化臭氧氧化甲醛的矿化处理；所述催化剂为负载了δ-MnO2的分子筛。虽然锰氧化物具有催化氧化甲醛的功能，但是单一的δ-MnO2在催化深度氧化甲醛的温度仍较高，甲醛矿化成CO2的矿化率也不高；室温下催化氧化效果差。对于单一的分子筛，虽然也能起到矿化甲醛的作用，但是对甲醛的矿化率低。在无催化剂情况下，臭氧对甲醛有24.4％的矿化率，但矿化率仍较低。采用本专利技术的技术方案，将δ-MnO2、分子筛和臭氧进行结合，使其发生协同作用，分子筛对甲醛有高吸附性能，这为截留甲醛提供了保证，并为催化臭氧矿化甲醛提供了反应时间，δ-MnO2锰氧化物具有良好催化分解臭氧的能力，其在催化臭氧氧化甲醛的情况下可保证O3分解完全，并进一步使得O3分解物对甲醛进行矿化，从而实现在室温条件下就可以催化臭氧氧化甲醛并高效矿化成CO2，且将甲醛都矿化为CO2，矿化充分，矿化率高。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂中δ-MnO2的负载量为0.3～15.0wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂中δ-MnO2的负载量为3.0～15.0wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂中δ-MnO2的负载量为3.0wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述臭氧的浓度为甲醛浓度的1-7倍。作为本专利技术的进一步改进，所述臭氧的浓度为甲醛浓度的5-7倍。作为本专利技术的进一步改进，所述臭氧的浓度为甲醛浓度的7倍。本专利技术还公开了一种室温下矿化甲醛的净化体系，其包括进气口、净化模块、臭氧产生装置和出气口，所述净化模块中包含的催化剂为负载了δ-MnO2的分子筛；所述臭氧产生装置的出气口、进气口对着净化模块。作为本专利技术的进一步改进，催化剂中δ-MnO2的负载量为0.3～15.0wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂中δ-MnO2的负载量为3.0～15.0wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂中δ-MnO2的负载量为3.0wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述臭氧产生装置产生的臭氧通入到净化模块中的浓度为甲醛浓度的1-7倍。进一步的，所述臭氧产生装置产生的臭氧通入到净化模块中的浓度为甲醛浓度的5-7倍。进一步的，所述臭氧产生装置产生的臭氧通入到净化模块中的浓度为甲醛浓度的7倍。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：采用本专利技术的技术方案，结合δ-MnO2、分子筛和臭氧，使其发生协同作用，实现在室温下就能高效的矿化甲醛为CO2，且无臭氧残余，节能环保又安全。附图说明图1是本专利技术实施例中5种催化剂的扫描电镜图；其中，a)、b)为δ-MnO2；c)、d)为USY；e)、f)为0.3wt％δ-MnO2/USY，g)、h)为3.0wt％δ-MnO2/USY；i)、j)为15％wtδ-MnO2/USY。图2是本专利技术实施例的5种催化剂的XRD对比图。图3是本专利技术实施例的5种催化剂的不同载量催化剂甲醛吸附穿透对比曲线。图4是本专利技术实施例的5种催化剂的不同载量催化剂的矿化率对比图。图5是本专利技术实施例的不同甲醛与臭氧浓度比下的矿化率对比图。图6是本专利技术实施例的甲醛与臭氧浓度比为1:7下的臭氧残余图。具体实施方式下面对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。制备δ-MnO2/USY，方法为：将0.3gKMnO4与1.7gUSY分子筛混合并加40mL去离子水至250mL烧杯中，将0.055gMnSO4·H2O加40mL去离子水至100mL烧杯中磁力搅拌30min，并缓慢加入KMnO4与USY分子筛混合溶液中，再磁力搅拌30min，将混合溶液移至100mL的特氟龙反应釜中，160℃水热反应24h，自然冷却至室温，过滤、洗涤，80℃干燥12h。δ-MnO2载量通过方程式(1)中MnSO4和KMnO4的量来控制。3MnSO4+2KMnO4+2H2O＝5MnO2+K2SO4+2H2SO4(1)通过调整MnSO4和KMnO4的量，分别得到负载率0.3wt％的δ-MnO2/USY、负载率3.0wt％的δ-MnO2/USY和负载率15.0wt％的δ-MnO2/USY。制备不负载的δ-MnO2以及USY为对比例，并进行下面的性能测试。1、催化剂表面形貌分析图1是δ-MnO2、USY、0.3wt％δ-MnO2/USY、3.0wt％δ-MnO2/USY和15.0wt％δ-MnO2/USY共5种催化剂的扫描电镜图，分别选择2μm和1μm两个尺度来观察催化剂的形貌。从图1a)和图1b)为δ-MnO2的电镜图，δ-MnO2形貌成花球状，花球由一片片相连的片状的花瓣组成。颗粒粒径约为200-300nm。图1c)和图1d)为USY分子筛，其形貌成石片状，颗粒粒径约为1μm左右。图1e)和1f)为低载量的0.3％δ-MnO2/USY的表面形貌图，可以看到在分子筛表面小部分附着了一些细小颗粒，颗粒无特定形貌，说明硫酸锰和高锰酸钾浓度太低，δ-MnO2无法结晶，也无法在分子筛表面生长成特定的形貌。图1g)和图1h)为中载量的3.0wt％δ-MnO2/USY的电镜图，可以看到在分子筛大部分附着这一些层层相连的片状花瓣，但是花瓣没有簇成花球。图1i)和图1j)为高载量的15.0wt％δ-MnO2/USY的表面形貌图，可以看到在分子筛表面几乎均匀地附着一朵朵花球，花球结构基本完整，独立存在不聚集。2、催化剂的晶型分析通过XRD的表征对催化剂进行晶型的确定，图2为δ-MnO2、USY、0.3％δ-MnO2/USY、3.0％δ-MnO2/USY和15.0％δ-MnO2/USY共5种催化剂的X射线衍射图。从XRD结果来看，δ-MnO2与其标准卡片(JCPDS80-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室温下矿化甲醛的方法，其特征在于：使含有甲醛的气体进入到含有催化剂的净化模块中，并通入臭氧，进行臭氧氧化甲醛的矿化处理；所述催化剂为负载了δ‑MnO2的分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种室温下矿化甲醛的方法，其特征在于：使含有甲醛的气体进入到含有催化剂的净化模块中，并通入臭氧，进行臭氧氧化甲醛的矿化处理；所述催化剂为负载了δ-MnO2的分子筛。2.根据权利要求1所述的室温下矿化甲醛的方法，其特征在于：所述催化剂中δ-MnO2的负载量为0.3~15.0wt%。3.根据权利要求2所述的室温下矿化甲醛的方法，其特征在于：所述催化剂中δ-MnO2的负载量为3.0~15.0wt%。4.根据权利要求1~3任意一项所述的室温下矿化甲醛的方法，其特征在于：所述臭氧的浓度为甲醛浓度的1-7倍。5.根据权利要求4所述的室温下矿化甲醛的方法，其特征在于：所述臭氧的浓度为甲醛浓度的5-7倍。...

【专利技术属性】
技术研发人员：严斌，赵汉伟，苏鑫，庞红武，朱荣淑，
申请(专利权)人：深圳市中建南方环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44