本发明专利技术公开了一种室温去除甲醛的负载型铜锰复合氧化物催化剂及制备方法，在室温、常湿条件下将空气中的甲醛气体完全氧化成二氧化碳和水的负载型铜锰复合氧化物催化剂，以Cu和Mn为活性成分，采用TiO2或活性氧化铝为载体，Cu和Mn含量占催化剂总质量的10%～30%，Cu和Mn的摩尔比例为1:1～1:4，催化剂对甲醛的净化性能评价在自制的静态催化氧化甲醛反应实验装置和微型催化反应实验装置上进行。催化剂在常温常湿的真实环境中可以高效稳定彻底地去除空气中的甲醛，并且催化剂的制备工艺简单，成本低廉，催化反应时不需要任何外部能量的输入，适用于去除人造板生产车间、居室、建材家具市场等封闭、半封闭空间的甲醛污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在室温、常湿条件下将空气中的甲醛气体完全氧化成无害的二氧化碳和水的负载型铜锰复合氧化物催化剂及制备方法，属于催化材料、环境催化和环境保护领域。其特征在于催化剂以Cu和Mn为活性成分，采用TiO2或活性氧化铝为载体。
技术介绍
随着我国城市化的加速发展，住宅装修带来的室内空气污染日益严重，已成为影响人群健康、社会和谐的重要问题。甲醛是室内环境中最典型、最严重的污染物之一，具有较高的毒性，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，并且已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。中国的《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中规定室内空气中甲醛的卫生标准(最高允许浓度)为0.10mg/m3。据统计，装修后I?6个月内，甲醛超标率居室内达80%，会议室和办公室内接近100% ;装修3年后，超标率都仍达50%以上。日本横滨国立大学的研究表明，室内装修或装饰材料带来的甲醛污染的释放年限一般为8?15年，而现代人有超过80%的时间是在室内度过的，室内甲醛将长期影响到人们的身体健康。因此，采用有效的方法去除室内空气中的甲醛对人类的生命健康具有重要的意义。目前，去除室内甲醛污染的方法主要包括吸附法、负离子法、绿色植物吸收法、低温等离子体法、光催化氧化法和热催化氧化法等。其中，吸附法易受吸附剂失活与再生以及吸附剂容量的限制；负离子法对发射设备要求较高，且容易发生二次飞扬；绿色植物处理能力有限且时效性有待考证；低温等离子体技术存在功耗较大、二次污染等问题；光催化氧化法可以在室温下处理甲醛，但处理甲醛深度不够，处理能力低，且必须有紫外光的支持，因此存在光源价格偏高，寿命短等问题难以用于室内治理；热催化氧化法可以在无光源的条件下对空气中甲醛进行氧化分解，对室内空气中甲醛去除率高达100%，但反应过程的操作温度远高于室温，难以满足室内空气净化所需的常温操作、低能耗的要求。在室温条件下催化氧化甲醛是一种有效地去除室内甲醛的方法，近年来得到了广泛关注，但是目前室温催化氧化甲醛应用的催化剂都包含至少一种贵金属。美国专利US5585083专利技术的Pt/Sn02催化剂在没有额外的能量输入和_5?25°C条件下能够将空气中的甲醛完全降解成二氧化碳和水，但是该催化剂中有质量分数为12%的Pt。中国专利CN102139234A采用低温液相还原法制备了一种在室温条件下对空气中的甲醛具有高的去除效率的负载型还原态贵金属催化剂，其活性成分为还原态贵金属钼、钯、金和银中的一种或几种，贵金属含量占催化剂总重量的0.01-10%。中国专利CN103071489A公开了一种室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料，该催化材料在室温下对甲醛的去除率达到98.2%以上，但是所述催化材料包含0.1?2%的贵金属活性组分，贵金属为金、钯、钌、铑、钼中的一种或其组合。由于贵金属资源稀少，价格昂贵，限制了室温催化氧化法去除甲醛的推广和应用。本专利技术的目的是提供一种在室温和常湿的条件下将空气中的甲醛完全氧化成二氧化碳(CO2)和水(H2O)的负载型铜锰复合氧化物催化材料，适用于封闭、半封闭空间甲醛污染物的去除。该催化材料处理甲醛的优势是:处理效率高，成本更为低廉，没有二次污染以及不存在吸附饱和等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在室温和常湿的条件下将空气中的甲醛完全氧化成二氧化碳和水的负载型铜锰复合氧化物催化剂。本专利技术的目的还在于提供上述负载型铜锰复合氧化物催化剂的制备工艺。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现:一种去除甲醛的负载型铜锰复合氧化物催化剂，以Cu和Mn为活性成分，采用TiO2或活性氧化铝为载体，Cu和Mn含量占催化剂总质量的10%?30%，Cu和Mn的摩尔比例为1:1 ?1:4。本专利技术的去除甲醛的负载型铜锰复合氧化物催化剂的制备方法，将摩尔比例为1:1?1:4的Cu (NO3) 2.3H20和50%硝酸锰水溶液加入到蒸馏水中配成质量分数为10%?20%的混合溶液，然后投入质量为铜锰总质量7?9倍的粉末状TiO2载体或颗粒状Y -Al2O3载体，30?50°C下磁力搅拌2?6h，80?120°C下干燥6?10h，于马弗炉400?1000°C下焙烧3?8h后研磨筛分。本专利技术的催化剂对甲醛的净化性能评价在自制的静态催化氧化甲醛反应实验装置上进行。将催化剂和样品瓶放置在锥形瓶底部，同时将37%福尔马林溶液加入样品瓶中，利用装有平衡袋的硅胶塞快速将锥形瓶进行密封并避光放入到恒温水浴槽中；反应一段时间后，用甲醛检测仪测定此时甲醛的浓度；在另外一套相同的实验装置中进行一组空白实验(除了锥形瓶中不放置催化剂，其它所有反应条件一致)，通过两个甲醛气体浓度差计算出甲醛去除率。本专利技术的催化剂对甲醛的净化性能评价在微型催化反应实验装置上进行。将催化剂用石英砂稀释后装填在不锈钢固定床中，压缩空气从空气储罐中经减压阀及流量计控制进入装有甲醛溶液的锥形瓶，携带甲醛气体经过缓冲瓶后进入装填有催化剂的固定床进行催化氧化反应。固定床入口处甲醛初始浓度为100?300ppm，其余为空气。反应在20?30°C常温环境下进行，反应气体流量为300?500mL.mirT1，用甲醛检测仪检测入、出口处甲醛气体浓度，通过前后甲醛气体浓度差计算得到甲醛去除率。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点:1)处理效率高。室温和常湿的条件下甲醛去除率接近100%，处理效率高，处理量大，处理完全，没有二次污染，并不存在吸附饱和等问题。2)良好的经济性和实用性。催化剂不含有贵金属成分，并且制备工艺简单、制备条件温和，生产成本低；催化反应不需要任何外部能量(如光、电和热)的输入，能耗低，使用成本低，更适用于室内空气中甲醛的去除。【附图说明】图1为本专利技术静态催化氧化甲醛反应的实验装置图。其中:1-催化剂；2_样品瓶；3_平衡袋；4_阀门；5_维形瓶；6_甲醒检测仪。平衡袋是本装置的关键，其作用是平衡锥形瓶内部的压力，保证甲醛检测仪检测甲醛浓度时能够顺利的从锥形瓶中抽取气体。装置中催化剂和样品瓶放置在锥形瓶底部，平衡袋通过有阀门的玻璃管和硅胶塞连接到锥形瓶，甲醛检测仪通过硅胶管、阀门与锥形瓶连接。图2为本专利技术微型催化反应实验装置流程示意图。其中:7_空气储罐；8-减压阀；9_流量计；10-恒温水浴槽；5-锥形瓶；11-缓冲瓶；12-固定床；13-热电偶。压缩空气从空气储罐中经减压阀及流量计控制进入装有甲醛溶液的锥形瓶，携带甲醛气体经过缓冲瓶后进入装填有催化剂的固定床进行催化氧化反应。装有甲醛溶液的锥形瓶置于恒温水浴槽中，通过控制恒温水浴的温度来控制空气中的甲醛浓度。热电偶插入催化剂床层中以测量床层温度。【具体实施方式】实施例1称取1.72gCu (NO3)2 ? 3H20和10.32g50%硝酸锰水溶液加入到蒸馏水中配成10%的混合溶液，然后投入18g粉末状的TiO2, 50°C下磁力搅拌2h，120°C下干燥6h，于马弗炉1000°C下焙烧3h，即获得催化剂。制成的催化剂中，铜锰组分按金属元素重量换算负载量为10%, Cu和Mn的摩尔比例为1:4。催化剂的性能测试在附图1所示的静态催化氧化甲醛反应实验装置上进行。将 0.5g催化剂I和容积为ImL的样品瓶2放置在容积为IL的锥形瓶5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种去除甲醛的负载型铜锰复合氧化物催化剂，其特征在于以Cu和Mn为活性成分，采用TiO2或活性氧化铝为载体，Cu和Mn含量占催化剂总质量的10%～30%，Cu和Mn的摩尔比例为1:1～1:4。
【技术特征摘要】
1.一种去除甲醛的负载型铜锰复合氧化物催化剂，其特征在于以Cu和Mn为活性成分，采用TiO2或活性氧化铝为载体，Cu和Mn含量占催化剂总质量的10%~30%，Cu和Mn的摩尔比例为1:1~1:4。2.权利要求1的去除甲醛的负载型铜锰复合氧化物催化剂的制备方法，其特征是将摩尔比例为1:1~1:4的Cu ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，宁晓宇，黄丽丽，翟友存，韩萌，耿静，曹阳，张君，
申请(专利权)人：天津市环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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