一种氧化锰-活性炭复合催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种氧化锰‑活性炭复合催化剂及其制备方法和应用，属于材料科学和催化领域。本发明专利技术将改性的活性炭置于氧化锰固体粉末的水溶液中，浸渍制得高效去除甲醛的催化材料。本发明专利技术制备方法简单易行，条件温和，制得的催化材料在常温常压条件下可获得理想的去除甲醛效果。

A Manganese Oxide-Activated Carbon Composite Catalyst and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a manganese oxide activated carbon composite catalyst, a preparation method and application thereof, belonging to the field of material science and catalysis. The modified activated carbon is immersed in the aqueous solution of manganese oxide solid powder to prepare a catalytic material with high efficiency for removing formaldehyde. The preparation method of the invention is simple and feasible, and the conditions are mild. The prepared catalytic material can obtain ideal formaldehyde removal effect under normal temperature and pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锰-活性炭复合催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种常温高效去除甲醛的氧化锰-改性活性炭降解甲醛复合催化剂及其制备方法，属于材料科学与催化领域。
技术介绍
甲醛是众多室内污染物中最主要的也是严重的污染物。研究表明，甲醛的释放年限长达数年。长时间接触甲醛即使是0.03ppm也会刺激粘膜，引起结膜炎、鼻炎、咽炎等；而高浓度的甲醛会引发更严重的健康问题，如咽喉痉挛，肺炎，甚至导致死亡。世界卫生组织已经确定甲醛具有致癌和致畸的性质。因此，研发如何高效去除甲醛势在必行。从源头控制是减少室内甲醛释放的最有效方法。目前，考虑到经济性与实用性一般有两种方法：一种是物理吸附法，另一种是催化氧化法。催化氧化法可以在室温条件下将甲醛转化为二氧化碳和水，是当前最有前途的甲醛转化途径。催化氧化法的催化剂主要集中在负载型贵金属催化剂和过渡金属催化剂。其中，氧化锰催化剂表现出优异的、甚至优于负载型贵金属催化剂的催化性能。而传统的物理吸附法如活性炭吸附，只能把甲醛从气相转移到固相，不能作为最终的消除过程。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提供一种氧化锰-活性炭复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备氧化锰固体粉末：制备摩尔浓度为0.01-1mol/L的锰的前躯体水溶液，在90℃条件下，将还原剂水溶液加入锰的前躯体水溶液中，调节pH至弱碱性，充分反应后抽滤，洗涤，干燥，即制得氧化锰固体粉末；(2)制备改性活性炭：将活性炭置于改性溶液中，20-50℃下浸泡1-3h，70℃干燥12h，即制得改性活性炭；(3)制备复合催化剂：将步骤(1)中制得的氧化锰固体粉末均匀分散于水溶液中，再加入步骤(2)中制得的改性活性炭，常温下搅拌浸渍，干燥后，即制得氧化锰-活性炭去除甲醛复合催化剂。所述步骤(1)中的锰的前驱体为高锰酸钾、硫酸锰、醋酸锰、50％质量含量的硝酸锰水溶液中的一种或一种以上的组合；所述步骤(1)中的还原剂为草酸铵、抗坏血酸、葡萄糖、过氧化氢、柠檬酸中的一种或一种以上的组合；锰的前驱体与还原剂的摩尔比为1：0.4-3.0；所述步骤(1)中的活性炭为椰壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭或果壳活性炭中的一种，活性炭颗粒的粒径为60目-4mm。所述步骤(2)中的改性溶液为浓度为0.5mol/L-2.0mol/L的碱溶液，优选氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；所述步骤(3)中的氧化锰固体粉末的质量是改性活性炭的0.5％-20％，搅拌时间控制为120-360min，搅拌速率为50-500rpm；干燥温度为60-110℃。本专利技术的另一目的在于，提供一种由以上方法制备得到的氧化锰-活性炭复合催化剂。本专利技术的再一目的在于，提供一种由以上方法制备得到的氧化锰-活性炭复合催化剂在去甲醛上的应用，其反应温度为10-25℃，反应压力为常压，气体总流量为1L/min，反应气初始组分为1.2-1.5mg甲醛/m3。本专利技术以低成本的氧化锰为化学催化氧化活性组分，改性活性炭为物理吸附载体，通过简单的浸渍吸附制备出可以室温下高效去除甲醛的复合催化剂，并优化了催化剂制备过程，工艺简单，原料廉价且不需要复杂的处理过程，制备条件温和，去除甲醛的效果理想，甲醛的最高净化效率为94.5％。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明。实施例1制备氧化锰固体粉末：制备摩尔浓度为0.01mol/L的高锰酸钾锰水溶液，在90℃条件下，将0.3mol/L的草酸铵水溶液加入高锰酸钾水溶液中，调节pH至7.3，充分反应后洗涤干燥得到氧化锰固体粉末。制备改性活性炭：将2mm椰壳活性炭置于1mol/L的氢氧化钠溶液中，20℃下浸泡3h，70℃干燥12h，得到改性活性炭。制备复合催化剂：将氧化锰固体粉末均匀分散于水溶液中，再加入性活性炭，常温下搅拌浸渍，干燥后，即制得氧化锰-活性炭去除甲醛复合催化剂。其中，氧化锰固体粉末的质量是改性活性炭的0.5％，搅拌时间控制为120min，搅拌速率为500rpm；干燥温度为60℃。称取2.0g上述催化材料于U型管中，10℃常压下通入甲醛与空去的混合气，气体总流量为1L/min，甲醛初始浓度为1.2mg/m3，甲醛的最高净化效率为90.5％。实施例2制备氧化锰固体粉末：制备摩尔浓度为1mol/L的硫酸锰水溶液，在90℃条件下，将0.3mol/L的抗坏血酸水溶液加入硫酸锰水溶液中，调节pH至7.3，充分反应后洗涤干燥得到氧化锰固体粉末。制备改性活性炭：将2mm木质活性炭置于1mol/L的氢氧化钾溶液中，50℃下浸泡1h，70℃干燥12h，得到改性活性炭。制备复合催化剂：将氧化锰固体粉末均匀分散于水溶液中，再加入性活性炭，常温下搅拌浸渍，干燥后，即制得氧化锰-活性炭去除甲醛复合催化剂。其中，氧化锰固体粉末的质量是改性活性炭的20％，搅拌时间控制为360min，搅拌速率为50rpm；干燥温度为110℃。称取2.0g上述催化材料于U型管中，25℃常压下通入甲醛与空去的混合气，气体总流量为1L/min，甲醛初始浓度为1.5mg/m3，甲醛的最高净化效率为80.5％。实施例3制备氧化锰固体粉末：制备摩尔浓度为0.05mol/L的醋酸锰水溶液，在90℃条件下，将0.3mol/L的葡萄糖水溶液加入醋酸锰水溶液中，调节pH至7.3，充分反应后洗涤干燥得到氧化锰固体粉末。制备改性活性炭：将2mm果壳活性炭置于1mol/L的氢氧化钠溶液中，25℃下浸泡2h，70℃干燥12h，得到改性活性炭。制备复合催化剂：将氧化锰固体粉末均匀分散于水溶液中，再加入性活性炭，常温下搅拌浸渍，干燥后，即制得氧化锰-活性炭去除甲醛复合催化剂。其中，氧化锰固体粉末的质量是改性活性炭的10％，搅拌时间控制为200min，搅拌速率为300rpm；干燥温度为80℃。称取2.0g上述催化材料于U型管中，25℃常压下通入甲醛与空去的混合气，气体总流量为1L/min，甲醛初始浓度为1.4mg/m3，甲醛的最高净化效率为73.8％。实施例4制备氧化锰固体粉末：制备摩尔浓度为0.05mol/L的硝酸锰水溶液，在90℃条件下，将0.3mol/L的过氧化氢水溶液加入硝酸锰水溶液中，调节pH至7.3，充分反应后洗涤干燥得到氧化锰固体粉末。制备改性活性炭：将2mm椰壳活性炭置于1mol/L的氢氧化钠溶液中，25℃下浸泡2h，70℃干燥12h，得到改性活性炭。制备复合催化剂：将氧化锰固体粉末均匀分散于水溶液中，再加入性活性炭，常温下搅拌浸渍，干燥后，即制得氧化锰-活性炭去除甲醛复合催化剂。其中，氧化锰固体粉末的质量是改性活性炭的1％，搅拌时间控制为200min，搅拌速率为300rpm；干燥温度为80℃。称取2.0g上述催化材料于U型管中，25℃常压下通入甲醛与空去的混合气，气体总流量为1L/min，甲醛初始浓度为1.29mg/m3，甲醛的最高净化效率为77.3％。实施例5制备氧化锰固体粉末：制备摩尔浓度为0.05mol/L的高锰酸钾锰水溶液，在90℃条件下，将0.3mol/L的柠檬酸水溶液加入高锰酸钾锰水溶液中，调节pH至7.3，充分反应后洗涤干燥得到氧化锰固体粉末。制备改性活性炭：将2mm椰壳活性炭置于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，20℃下浸泡3h，70℃干燥12h，得到改性活性炭。制备复合催化剂：将氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化锰‑活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，将氧化锰固体粉末浸渍到改性活性炭上得到氧化锰‑活性炭复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锰-活性炭复合催化剂的制备方法，其特征在于，将氧化锰固体粉末浸渍到改性活性炭上得到氧化锰-活性炭复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将氧化锰固体粉末均匀分散于水溶液中，再加入改性后的活性炭，常温下搅拌浸渍，加热干燥后得到氧化锰-活性炭复合材料。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化锰固体粉体是改性活性炭质量的0.5％-20％；搅拌时间控制在120-360min，搅拌速率为50-500rpm；干燥温度为60-110℃。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化锰固体粉末是通过以下方法制备得到的：在80-95℃条件下，将还原剂水溶液加入锰的前躯体水溶液中，调节pH至弱碱性，充分反应后抽滤，洗涤，105℃干燥即可得到氧化锰固体粉末。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述锰的前驱体水溶液为高锰酸钾、硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰中的一种或一种以上任意比例的组合，所述锰的前躯体水溶液浓度为0.01-1.0mol/L；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文雅，郎嘉良，
申请(专利权)人：北京氦舶科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11