[发明专利]一种分解臭氧的纳米纤维复合过滤膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种分解臭氧的纳米纤维复合过滤膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：将前驱体锰盐溶于去离子水中，搅拌均匀制得前驱体溶液，将载体加入上述前驱体溶液中，搅拌溶液均匀制得催化溶液；将高锰酸钾和助催化金属盐溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成高锰酸钾混合溶液；将所述高锰酸钾混合溶液滴加至催化溶液中，搅拌；得到的沉淀用去离子水清洗、烘干后得到臭氧催化剂颗粒，加入到聚合物溶液中，进行静电纺丝，将得到的纳米纤维收集到无纺布表面上，即得到能分解臭氧的纳米纤维过滤膜。

技术领域

本发明涉及到空气净化领域，尤其涉及一种能分解臭氧的纳米纤维复合过滤膜的制备方法。

背景技术

现有的分解空气中臭氧的方法通常是在过滤装置的基体上负载臭氧催化剂颗粒，通过臭氧催化剂颗粒分解空气中的臭氧。如CN200910201218.2所公开《一种用于快速分解空气中臭氧的催化剂的配制方法及应用》，其是将二氧化锰和甘油按一定比例配制成制剂，再选海绵、网状、纤维状滤网等选定的空气过滤材料作为载体，将载体浸渍吸附配制的制剂而成。用于分解、滤除空气中所含的臭氧，具有简便、低成本、快速、高效、持久的功效，可广泛应用于空气净化机，静电复印机、激光打印机、静电除尘器、杀菌消毒柜以及其它采用高压放电的电器设备。

但是该过滤装置在使用过程中存在以下不足：(1)直接将二氧化锰用胶黏的方式固定于海绵等材料载体上，胶黏的过程中会使大量的催化剂颗粒覆没在溶胶中，没有足够大的比表面积与污染物接触，另外这些载体都是常规尺寸的过滤材料，其能够提供给催化剂的活性吸附点位很少，同时能够负载的催化剂量也会少。(2)该方法采用单质的二氧化锰粉末，其对臭氧的分解能力远低于制备的MnOx催化材料；(3)该方案在滤网使用过程中空气阻力会随着容尘量的增加而急剧上升，从而导致能量的大量消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种有效利用率高且既能去除空气中颗粒物又能分解臭氧的复合纳米纤维复合过滤膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种分解臭氧的纳米纤维复合过滤膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)制备催化剂颗粒

将前驱体锰盐溶于去离子水中，搅拌均匀制得前驱体溶液，所述前驱体溶液中锰盐的浓度为0.03～0.6mol/L，将载体缓慢加入上述前驱体溶液中，300～1000rpm搅拌0.5～3h至溶液均匀，制得催化溶液。将高锰酸钾和助催化金属盐溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成浓度为0.015～0.5mol/L的高锰酸钾混合溶液。

将所述高锰酸钾混合溶液以2～5滴/秒的速率滴加至所述催化溶液中，控制高锰酸钾：锰盐摩尔比为1:1～4，在300～1000rpm下搅拌0.5～3h；将生成的沉淀用去离子水清洗3～5次，过滤，得到的沉淀物在90～110℃下烘干4～6h，优选，将烘干后的材料在300～500℃焙烧3～5h；制得粒径为50～200nm的臭氧催化剂颗粒；

所述前驱体锰盐选自硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰、氯化锰和碳酸锰中的至少一种；所述载体为纳米γ-Al₂O₃颗粒；

所述助催化金属盐可选自硝酸银、硝酸钴、硝酸铁、醋酸银、醋酸钴和醋酸铁中的至少一种；

优选催化剂颗粒中，锰元素(包括前驱体锰盐和高锰酸钾)和金属元素的摩尔比为2～80:1；锰元素与载体的重量比为5～30％。

2)制备纳米纤维凝胶液

将聚合物溶于溶剂中，在40-80℃下配制成浓度为5％-20wt％的聚合物溶液；将所述臭氧催化剂颗粒加入到所述聚合物溶液中，在室温～80℃温度下，搅拌3～12h，静置或者真空脱泡后，制成均匀透明的纳米纤维凝胶液；

所述臭氧催化剂颗粒与所述聚合物溶液的重量比为1～20％；