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室内空气污染正威胁着人类的身体健康,而甲醛是室内主要污染物之一。目前,将甲醛等污染物氧化成二氧化碳和水是解决污染问题的最好方法。负载型催化剂具有选择性好、污染少,利于回收等优点。目前研究最多的是多孔材料(活性炭、沸石和氧化铝等)负载二氧化钛吸附室内甲醛,但它在紫外光下才能发挥高效作用。日本的Yoshika研究发现,在常温无光的条件下,金属氧化物中二氧化锰对甲醛有最好的去除效果。有资料表明三氧化二锰和一氧化锰也有很高的催化活性。 为了进一步证明二氧化锰对甲醛的去除效果,简化实验装置等,比较了气相法和液相法的吸附结果,研究了甲醛溶液浓度和吸附剂粒度对甲醛吸附量的影响。结果发现,在液相法吸附效果好的条件下,气相法的吸附效果也好,因此,在后面的比较实验中采用实验装置简单的液相法;甲醛吸附量随吸附剂粒度的减小和甲醛溶液浓度的升高而逐渐增大;上述的实验结果都能证实二氧化锰的甲醛吸附优于活性炭。 以活性炭和高锰酸钾为原料,通过超声促进浸渍和氮气气氛热处理制备了负载锰氧化物的活性炭。研究了浸渍液高锰酸钾溶液浓度和热处理温度对甲醛吸附量的影响,比较了热处理温度对活性炭的影响大小。研究发现,随高锰酸钾溶液浓度的增大,甲醛吸附量逐渐增大,1.25%最大:随着活性炭热处理温度的升高,甲醛吸附量逐渐增大,650℃时最大:当高锰酸钾溶液的质量浓度为1.25%、热处理温度为650℃时,甲醛吸附量最大,达5.51mg/g;热处理温度对负载锰氧化物的活性炭的甲醛吸附量影响较大。 为了探讨负载锰氧化物活性炭的甲醛吸附机理,借助傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TG)对活性炭、二氧化锰和负载锰氧化物活性炭吸附甲醛前后进行了表征。通过谱图的比较可知,在吸附甲醛过程中,甲醛分子与活性炭表面的某种基团生成了新的—CH2基团,使活性炭表面的—CH2基团的含量明显增强,甲醛在活性炭表面发生了化学吸附;二氧化锰起了催化氧化作用,能将甲醛氧化成二氧化碳和水,也能使甲醛缩聚生成多聚甲醛;负载锰氧化物的活性炭表面不仅发生了化学吸附和催化氧化作用,而且还将活性炭表面的部分醌型羰基还原成酚羟基。