一种锰氧化物吸收材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种锰氧化物吸收材料及其制备方法和用途，所述方法包括以下步骤：1)将高锰酸钾、溶剂和还原剂搅拌混合后，固液分离并焙烧，得到锰氧化物；2)将所述锰氧化物在还原气氛中进行还原处理，得到含有大量氧缺陷的锰氧化物吸收材料。本发明专利技术制备的锰氧化物吸收材料适用于室内甲醛净化，可以快速、高效、稳定地净化室内空气中的甲醛，除甲醛性能高效稳定，吸收容量远优于传统商业吸附材料，而且制备过程简单、成本低廉、无毒，具有良好的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种锰氧化物吸收材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及甲醛控制领域，具体涉及一种锰氧化物吸收材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]甲醛作为全球经济中的一种重要化学品，由于其生产成本低廉难以完全被替代，其主要应用于粘合剂脲醛树脂(UF)的原料。室内的甲醛主要来源于家装油漆涂层、建材家具、化学清洁剂、纺织品、地毯等这类家居装饰材料中残留的甲醛和脲醛树脂的水解。根据装修材料质量的优劣，甲醛的释放时间最高可以持续到15年。
[0003]2010年，世界卫生组织为甲醛设定了室内指导值0.1mg/m3，这也被作为中国1h甲醛暴露极限的国家标准。长期暴露于含有一定浓度甲醛的环境中将导致严重的健康问题，当室内甲醛浓度超过100μg/m3时，将引起嗅觉失灵、呼吸异常、神经紊乱和心肌损伤等疾病，即使低至0.03ppm，也可能刺激粘膜，引起结膜炎、鼻炎、咽炎等。在某些情况下，甲醛的去除也已成为决定最低通风率和空气清洁要求的限制因素之一。近期有研究表明，我国2003
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2018年城市装修住宅室内甲醛的浓度显著高于国标《室内空气质量标准》(GB/T 18883
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2002)规定的标准，且超标率都在50％以上。因此，为了达到室内空气质量要求并满足人类健康需求，开发高效去除室内甲醛的技术和材料并解决其中的科学问题具有重要的意义。
[0004]吸收法是一种有效的甲醛去除手段，常见的有植物吸收法和吸收材料吸收法，吸收材料吸收法中常使用的物质有氧化性物质、胺类物质等。植物吸收法存在吸收不稳定、效率低的缺点，吸收材料吸收法由于能快速、不可逆地净化室内甲醛具有一定的应用前景。目前已有不少甲醛吸收材料的报道，CN108211695A公开了一种甲醛吸收剂，组分主要包括亚硫酸钠2
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6份、盐酸4
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8份、原淀粉浆液20
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40份、氢氧化钠5
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10份、硫酸钠3
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9份、环氧丙烷2
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6份、单宁酸20
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25份、过氧化氢二异丙苯3
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5份、脱乙酞甲壳素14
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17份、铁白粉4
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6份、碳酸钙粉末10
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13份、硬脂酸钡4
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6份、硝基甲烷14
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16份、苯胺11
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14份、硅藻土9
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11份、氧化铝4
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6份、硅藻土复合催化剂6
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8份、石墨粉10
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14份、对苯二胺8
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10份、苯酚4
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6份、氯化铁6
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8份和去离子水60
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100份，该甲醛吸收剂对甲醛的去除量最高为26.1mg/g。CN109316939A公开了一种室内甲醛吸收剂及其制备方法，该方法在一定的酸碱条件下，通过将1,3
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二氨基脲、单羟甲基脲、N
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甲基脲、三聚氰胺中的一种或多种一级胺类化合物与甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种助剂混合制备而成。制备得到的甲醛吸收剂吸收甲醛的效率最高约为90％。专利CN114669186A公开了一种甲醛吸收剂及其制备方法，该甲醛吸收剂由亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、活性炭类附着基质以及硫酸锌或硫酸镍组成。该材料具有一定的甲醛去除效果，两小时内甲醛去除率能保持在88％以上。专利CN112844344A公开了一种以石墨烯材料和蓖麻油酸锌为原料制备的甲醛吸收材料，该材料具有比传统碳材料吸附剂更高效的甲醛去除性能，但其原材料中的石墨烯制备条件苛刻，需要先后分别在H2O2的环境下进行水热处理和真空700℃～1000℃的高温下煅烧。
[0005]上述目前合成的甲醛吸收材料能在一定程度上实现室内甲醛的净化，但是从原料组分以及制备过程来看较为复杂，并且有些组分如胺类化合物、硫酸镍等若不慎进入人体其危害不亚于甲醛。
[0006]如何能使甲醛吸收材料制备过程简易化，提高产品的安全性，并且实现空气中甲醛高效稳定的净化，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种锰氧化物吸收材料及其制备方法和用途。
[0008]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种锰氧化物吸收材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)将高锰酸钾、溶剂和还原剂搅拌混合后，固液分离并焙烧，得到锰氧化物；
[0011](2)将所述锰氧化物在还原气氛中进行还原处理，得到含有大量氧缺陷的锰氧化物吸收材料。
[0012]本专利技术的方法利用高锰酸钾和还原剂反应并焙烧的方式制备了较低价态的锰氧化物，在还原气氛中对其进行还原处理，可以在其中引入大量的氧缺陷，最终得到的锰氧化物吸收材料具有优异的室内甲醛吸收性能。该材料能快速、高效、稳定地净化室内空气中的甲醛，实现对室内空气中甲醛的有效控制，除醛能力远优于传统商业吸收材料。
[0013]本专利技术的方法合成工艺简单、制备原料易得、成本低廉，产品的安全性好，而且，该吸收材料为固体材料，易于工业化生产和运输，能有效降低生产成本和运输成本，克服了现有技术中合成工艺、原料复杂、危害人体，成本较高的弊端。
[0014]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0015]优选地，步骤(1)所述锰氧化物的制备方法包括：优选地，所述高锰酸钾和所述溶剂的固液质量比为(10
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40):1，例如10:1、12:1、14:1、15:1、20:1、22:1、25:1、27:1、30:1、35:1或40:1等。高锰酸钾和所述溶剂的固液质量比指的是高锰酸钾的质量和溶剂的质量之比。
[0016]优选地，所述还原剂包括甲醇、乙醇、抗坏血酸和尿素中的至少一种。
[0017]优选地，所述高锰酸钾与所述还原剂的质量比为(40
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200):1，例如40:1、45:1、50:1、55:1、60:1、65:1、70:1、75:1、80:1、85:1、90:1、95:1、100:1、105:1、110:1、115:1、120:1、150:1、170:1、180:1或200:1等。
[0018]优选地，所述搅拌混合的温度为22℃
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30℃，例如22℃、24℃、25℃、27℃或30℃等。
[0019]优选地，所述搅拌混合的时间为12h
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24h，例如12h、14h、15h、16h、18h、20h、22h或24h等。
[0020]优选地，所述搅拌混合的过程中，反应体系维持在碱性。
[0021]优选地，所述搅拌混合的过程中，反应体系的pH为9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锰氧化物吸收材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将高锰酸钾、溶剂和还原剂搅拌混合后，固液分离并焙烧，得到锰氧化物；(2)将所述锰氧化物在还原气氛中进行还原处理，得到含有大量氧缺陷的锰氧化物吸收材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高锰酸钾和所述溶剂的质量比为(10
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40):1；优选地，所述还原剂包括甲醇、乙醇、抗坏血酸和尿素中的至少一种；优选地，所述高锰酸钾与所述还原剂的质量比为(40
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200):1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的温度为22℃
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30℃；优选地，所述搅拌混合的时间为12h
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24h。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的过程中，反应体系维持在碱性；优选地，所述搅拌混合的过程中，反应体系的pH为9
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10。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述固液分离后，进行洗涤和干燥的步骤；优选地，所述干燥的温度为80℃
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110℃。6.根据权利要求1
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的升温速率为5℃/min
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10℃/min；优选地，所述焙烧的温度为250℃
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400℃；优选地，所述焙烧的保温时间为2h
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4h。7.根据权利要求1
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6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原处理的温度为250℃
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400℃；优选地，步骤(2)所述还原处理的时间为1h

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，陈旭东，李要彬，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：