【摘 要】
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甲醛是室内环境中主要的空气污染物,长期暴露在高浓度甲醛条件下会产生严重的健康问题,因此研究室温下去除甲醛具有重大意义。海泡石的比表面积较大,对VOC气体具有很高的吸附性能,适用于甲醛去除。本文通过对原矿海泡石进行提纯和酸处理后进一步负载过渡金属氧化物,研究了其对甲醛的去除性能。通过搅拌浸渍的方法将MnO2成功负载在海泡石上,并考查其对甲醛的去除性能。表征结果显示经过提纯和酸改性后,海泡石的比表面积
【基金项目】
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湖南省科技厅战略型新型产业技术攻关与成果转化项目（2015GK1060）；
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甲醛是室内环境中主要的空气污染物,长期暴露在高浓度甲醛条件下会产生严重的健康问题,因此研究室温下去除甲醛具有重大意义。海泡石的比表面积较大,对VOC气体具有很高的吸附性能,适用于甲醛去除。本文通过对原矿海泡石进行提纯和酸处理后进一步负载过渡金属氧化物,研究了其对甲醛的去除性能。通过搅拌浸渍的方法将MnO2成功负载在海泡石上,并考查其对甲醛的去除性能。表征结果显示经过提纯和酸改性后,海泡石的比表面积大大提高,当负载MnO2后,比表面积呈现出一定程度的下降。TEM显示海泡石呈纤维状结构,MnO2在海泡石表面均匀分散。XRD和FTIR表明MnO2在海泡石表面成功负载,并且结晶性较弱。研究结果显示海泡石改性最适宜的酸为HCl,最适酸浓度为1.5mol/L,最适锰负载量为30%,最适宜的搅拌时间为12 h。甲醛去除性能结果显示,MnO2（30）/HCl-Sep材料在甲醛初始浓度为32 ug/L、吸附剂用量为5 g、298K的条件下对甲醛的去除率可达94.3%。通过吸附模型和热力学计算分析可知,甲醛在MnO2（30）/HCl-Sep上的吸附数据拟合后接近Freundlich吸附等温线模型,属伪一阶动力学反应,反应能够自发进行并放出热量。通过沉淀法将Co3O4负载在海泡石上,并考查其对甲醛的去除性能。研究结果表明,制备过程中最适宜的碱为KHCO3。XRD、FTIR和TEM分析表明Co3O4在海泡石上成功负载并呈现出弱结晶性。相对于K2CO3-Co3O4/Sep-400和KOH-Co3O4/Sep-400,KHCO3-Co3O4/Sep-400具有最大的比表面积,最低的还原温度,其活性氧的迁移率最高,能够有效促进甲醛去除。制备过程中最宜KHCO3浓度为2 mol/L,最佳钴负载量为30%,最佳煅烧温度为400°C。甲醛去除性能结果显示,KHCO3-Co/Sep-400材料在甲醛初始浓度为32 ug/L、吸附剂用量为5 g、298 K条件下对甲醛的去除率达85.7%。通过吸附模型和热力学计算分析可知,甲醛在KHCO3-Co3O4/Sep-400上的吸附实验数据拟合曲线与Freundlich模型和准一级动力学模型接近,并且该反应能够自发进行,反应过程会放出热量。通过共沉淀法分别将铈锰和钴锰双金属氧化物负载在海泡石上,并考查其对甲醛的去除性能。研究发现CeMn/Sep对甲醛具有更好的去除效果。CeMn/Sep材料在甲醛初始浓度为32 ug/L、吸附剂用量为2 g、298 K条件下对甲醛的去除率达96%。此外,通过吸附模型分析可知,CeMn/Sep对甲醛的吸附实验数据接近Freundlich模型和准一级动力学模型,热力学计算发现其为自发进行的放热反应。XRD和FTIR分析表明铈锰和钴锰双金属氧化物在海泡石表面成功负载并呈弱结晶性。H2-TPR分析表明CeMn/Sep中活性氧的迁移率更高,能够有效促进甲醛的去除。本文通过使用过渡金属氧化物改性海泡石,大大提高了甲醛的去除性能,对于室内空气净化具有很大的应用前景。
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