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室内甲醛净化技术成为当今材料领域研究的热点。将甲醛等有机挥发性污染物氧化成CO2和H2O是解决空气污染问题的最好方法。2002年Yoshika发现,室温下二氧化锰(MnO2)具有良好的去除甲醛效果,同时无需光照。金属氧化物,特别是MnO2已经成为国内外净化空气污染研究的一个热点。
本课题在对纳米MnO2的制备方法进行研究的基础上,采用浸渍法将其负载到载体材料上,进一步研究其对甲醛的降解性能,去除甲醛等有害污染物,营造良好的室内居住环境。
本文将聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜用作纳米MnO2催化剂载体,利用硫酸锰(MnSO4)、高锰酸钾(KMnO4)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在超声辐射条件下采用液相沉淀法制备了纳米MnO2晶体,再利用浸渍法将纳米MnO2粒子负载到PVDF中空纤维膜上,得到MnO2/PVDF中空纤维膜复合物,在室温下进行吸附分解甲醛的研究。利用激光粒度分布仪、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等测试手段分析表征纳米粒子的结构及性能。结果表明,所制得纳米MnO2催化剂为γ晶型,粒径约160nm,纳米MnO2颗粒负载于中空纤维膜表面和内部,在孔隙中分布较为均匀,最大相对流失率为40%,负载了MnO2的中空纤维膜对甲醛具有更好的净化效果,初始甲醛溶液的浓度为8.2mg/L时,12天后甲醛浓度降低了7.9mg/L。当初始甲醛溶液浓度在5.2mg/L到24.6mg/L范围内时,随着初始甲醛溶液浓度的增大,单位时间内去除甲醛量逐渐增大。
利用浸渍法将纳米MnO2粉末负载到无机多孔材料二氧化硅(SiO2)砂芯片上,得到MnO2/SiO2砂芯片复合物,在室温下进行吸附分解甲醛的研究。利用FESEM、UV-VIS等分析表征纳米粒子的结构及性能。结果表明,纳米MnO2颗粒负载于SiO2砂芯片表面和内部,最大相对流失率为20%,MnO2/SiO2砂芯片复合物对甲醛具有良好的净化效果,初始甲醛溶液的浓度为7.8mg/L时,10天后甲醛浓度下降了7.6mg/L。当初始甲醛溶液浓度在5.4mg/L到25.1mg/L范围内时,随着初始甲醛溶液浓度的增大,单位时间内去除甲醛量逐渐增大。