[发明专利]一种催化氧化去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种催化氧化去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用。所述多孔分离膜表面与内部为由聚合物纤维交织形成三维纤维骨架结构，并由此形成互相贯通的三维网络孔结构，所述多孔分离膜表面具有微米/亚微米尺寸的凹陷结构，在所述分离膜中均匀分散有纳米二氧化锰或二氧化锰纳米复合催化剂，其中，二氧化锰纳米复合催化剂包括二氧化锰、以及氧化铈或氧化铜中的至少一种。所述多孔分离膜通过雾化预处理与非溶剂致相分离法制备得到。该制备方法简单，原料易得，生产成本低，得到的催化氧化去甲醛多孔分离膜显示了良好的去除甲醛性能，可应用于去除空气中或水中甲醛。

技术领域

本发明涉及甲醛的脱除技术领域，具体地说，是涉及一种催化氧化去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用。

背景技术

甲醛是一种易挥发也易溶于水、醇、醚等有机溶剂的带有强烈刺激性气味的无色气体。它是室内及车内主要的空气污染物之一，主要来源于人造板材、树脂、合成纤维、油漆、以及各类黏合剂。甲醛具有较高毒性，已被世界卫生组织已列为致癌、致畸性物质。尤其新生儿、幼儿、老年人对甲醛更加敏感，毒害作用更大。因此甲醛的去除是当前一个非常紧迫重要的课题。

常用的甲醛去除方法有吸附法、植物降解法、臭氧氧化法以及催化氧化法等。吸附法吸收能力有限且吸附载体饱和后需要再生；植物降解法效率低且对甲醛的吸收能力有限；臭氧氧化法容易造成二次污染；催化氧化法是目前去除甲醛最有效、便捷、迅速的方法。常见的催化剂可分为贵金属催化剂与过渡金属氧化物催化剂。

CN111330572A公开了一种钯基催化剂及其制备方法、用途。制备方法包括：沉淀沉积，将二氧化铈纳米材料加入到硝酸钯水溶液中，得到混合溶液，向混合溶液中加入氢氧化物水溶液，控制pH和温度，老化后得到沉淀；煅烧，分离出沉淀，对沉淀煅烧，得到氧化钯基催化剂；还原：在还原性气体氛围中，煅烧氧化钯基催化剂，得到钯基催化剂。虽然贵金属催化剂在室温条件下具有良好的催化分解甲醛作用，但原料成本高、制备方法复杂，且产品一般以纳米颗粒或粉末形式存在，容易造成粉尘污染。

CN109012164A公开了一种常温分解甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法和应用。该发明采用碳化MOFs作为甲醛催化剂、纳米纤维膜作为催化剂载体，显示了良好的催化氧化活性。但MOFs材料和纳米纤维膜均存在成本高、难于放大制备等问题，很难大规模应用。

CN107983320A公开了一种用于甲醛去除的双功能薄膜的制备方法及其产品和应用，该薄膜是以稀土元素修饰的活性炭负载锰基催化剂为活性组分，制备方法包括稀土元素修饰的活性炭的制备、稀土元素修饰的活性炭负载锰基催化剂的制备、静电纺丝溶液的制备和静电纺丝薄膜的制备。由于目前静电纺丝技术生产效率低、工艺控制因素复杂、且设备成本高，因此应用价值有限。

由此可见，上述现有催化氧化去除甲醛技术中采用钯、铂等贵金属的使用成本较高，产品普及困难。而将过渡金属氧化物负载于具有大比表面积的载体如纳米纤维膜，存在生产效率低、生产工艺复杂等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种去甲醛效果良好、制备成本低、工艺简单且适合大规模生产的催化氧化去甲醛多孔分离膜及其制备方法和应用。所得分离膜显示了良好的去除甲醛性能，可应用于去除空气中或水中甲醛。

本发明的目的之一为提供一种催化氧化去甲醛多孔分离膜，所述多孔分离膜表面与内部为由聚合物纤维交织形成三维纤维骨架结构，并由此形成互相贯通的三维网络孔结构，所述多孔分离膜表面具有微米/亚微米尺寸的凹陷结构，在所述分离膜中均匀分散有纳米二氧化锰或二氧化锰纳米复合催化剂，其中，二氧化锰纳米复合催化剂包括二氧化锰，以及氧化铈或氧化铜中的至少一种。

所述催化氧化去甲醛多孔分离膜的表面具有微米/亚微米尺寸的凹陷结构，所述凹陷结构的平面方向的尺寸为0.2～10μm，优选为0.5～5μm。