車內甲醛凈化技術發展到哪一步了？

1.1車內空氣污染現狀

近幾年來,隨著我國經濟社會的快速發展,消費水平的顯著提高,汽車市場開始逐漸升溫,特別是家用轎車開始進入大眾消費期。據全國乘用車市場信息聯席會出爐的最新數據顯示,我國2011年全年累計產量為1442萬輛,同比增長4.3%,全年累計銷量達到1370萬輛,同比增長2.8%。成為全球汽車產銷第一大國。我國汽車產銷量和社會保有量的快速發展,導致了各種問題,而最突出的問題是能源消耗和環境污染問題。其中,環境污染問題主要表現在兩個方面:一方面是汽車尾氣排放的大氣污染物和噪聲對車外環境的污染,另一方面是車內裝飾材料釋放等因素造成的車內空間的污染。

在國外,對車內空氣質量問題關注和車內污染控制技術的研究都較早。1983年Tonkelaar報道了汽車內的污染水平和城鎮道路與高速公路污染水平差異極大。1989年Hickman在文章指出,來自英國及歐美的資料顯示,駕駛員和乘客所受到的污染是騎自行車和行人的10倍。1999年美國的ARB和SCAQMD兩個機構花費44萬美元,耗時兩年的研究結論是:車內的空氣污染和有毒物質濃度比正常空氣中高出10倍。近年來,新型材料的蓬勃發展,如特種工程塑料、材料合成樹脂等物質逐漸代替了傳統的鋼鐵材料,這些都是可能存在環境安全隱患的材料。隨著我國汽車使用量的迅猛增加,相對狹小的汽車內部空間的空氣質量逐漸受到國內的關注。中科國際環境技術研究中心廣州分中心對2000輛車進行了歷時7個月的車內空氣質量檢測,結果發現92.5%的車輛都存在車內空氣質量問題。中國室內裝飾協會室內空氣監測中心對200輛車內空氣質量檢測的結果表明,近90%的汽車室內空氣中甲酸或苯含量超過了《乘用車內空氣質量評價指南》GB/T27630-2011所規定的限值,其中部分車內空氣甲醛含量超標倍數高達6倍,其中新車的車內空氣質量最差。北京市勞動保護研究所室內環境檢測中心對52輛新車和54輛舊車的甲酸和苯系物進行了檢測,超標的車輛占72%,其中新車內苯和甲醛濃度的超標率都比舊車高。

1.1.1車內空氣污染的特點

車內空氣污染是因為車內引入了能釋放有害物質的污染源,或是在車內通風不暢時,車內空氣中的有毒有害物大幅增加,并能夠引起人一系列不良反應的現象。它與室內空氣污染類似,但卻有其特定的污染特征:

(1)污染的普遍性,在交通發達的新時代,隨著出行的需要人們在一天中有大部分時間都在車上度過,故受污染人群眾多。

(2) 污染源具有復雜性,汽車內新型材料的普遍應用致使內飾材料種類繁多、成份復雜,車內的零部件及內飾材料中有害物質的揮發受環境影響較大,如溫度升高,有害物質揮發迅速,車內污染物的濃度增加等。

(3) 污染的持久性,汽車的密閉性很強,在多數情況下行車時,車內門窗都出于緊閉狀態,并且有害氣體的揮發比較緩慢,有研究表明,車內有害氣體的揮發期長達半年至數年。

(4) 污染的嚴重性,車內空間相對于室內空間而言普遍狹小,人口密度較大,人在此狹小的空間中呼吸更容易受到有毒物質的侵害,故污染程度大于室內污染;同時污染物對人體的神經系統、血液循環系統、呼吸系統等都會產生嚴重損害。

1.1.2車內的污染物種類及其危害

目前用于衡量車內空氣質量的主要指標是TVOC(總有機揮發物)、苯系物(苯、甲苯、二甲苯)和甲酸等。TVOC。 TVOC是總揮發性有機化合物(Total Volatile Organic Compounds)的英文縮寫,世界衛生組織把總揮發性有機物(TVOC)定義成為:熔點較室溫低、沸點在5(rC~26(rC之間的揮發性有機化合物的總稱[51。 TVOC包括脂肪族化合物和芳香族的各種浣烴、烯經、含氧烴和鹵代烴等。在車內空氣中的種類十分復雜,隨著工業社會的發展不斷的合成出新的物種。由于它們在單獨存在的時候濃度很低,但是種類很龐大,所以在表示的時候就用TVOC的濃度來表示其總量。VOC有味,通常具有毒性和刺激性,還有一些化合物會對基因產生不可逆的影響。大量的揮發性有機物在陽光照射下可能與大氣中的氮氧化合物、硫化合物等發生光化學反應,將會生成危害更大的光化學煙霧。對于車內TVOC污染的研究也較多,國外對一些車輛的檢測研究表明,車內可測定出的VOC組份超過了一百種,即使對使用三年后的車輛再進行跟蹤檢測,雖然VOC在總量上有所減少,但是由車內自身的內飾材料揮發產生的的VOC種類仍有近百種,各組份的量的排序基本也沒有發生改變。Grabbe[7]等人對四輛新車中的TVOC測試結果為,其中有一輛車含量竟高達7500Hg/m3,其余的三輛車的TVOC含量也不小,均達到3000[ig/m3, 。 Yoshida等[8]對一輛新車進行測定,在車輛剛下線的當天,總揮發性有機物濃度高達14mg/m3,車內濃度較高的污染物質有:壬燒(458tig/m3)、癸烷(1301^ig/m3 )、十一烷(1616^ig/m3)、 二甲苯(4003|ag/m3)等,在使用后的一年再次檢測,發現車內污染物濃度水平僅下降到原來的1/10,由此可知,新車輛內的空氣質量問題需要引起高度重視。在車內,人體長時間的接觸揮發性有機物會導致機體免疫水平失調,引起中樞神經系統功能障礙,輕者會出現頭暈頭痛、嗜睡、乏力、胸悶等癥狀;重者將會影響消化系統從而導致食欲不振、惡心等不良反應;嚴重還會損傷肝臟和造血系統,出現變態反應等[9]。苯、氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙稀等都是致癌致突變的揮發性有機物。

苯系物。以苯為代表的苯系物對人體存在著較大的危害,人們通常所說的"苯"實質上是指一系列的物質,包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙稀等。苯。有"芳香殺手"之稱苯是一種無色具有特殊芳香氣味的液體。沸點為80°C,易溶于多數有機溶劑,如醇、醚、丙酮等,但是不溶于水。苯揮發性強,且易燃易爆。當空氣中的苯濃度很高時,會麻醉神經系統,出現震顫與痙攣,苯蒸汽進入呼吸道時就引起苯中毒。經常接觸苯的皮膚會變得干燥、脫屑,甚至還會出現過敏性濕疹。急性暴露于含苯的蒸汽中可引起血液毒性,能引起致命的再障和白血病,據國外報導[iG],苯中毒可引起各種不同類型的白血病。

甲苯。其為透明液體,具有和苯類似的芳香氣味。甲苯的急性毒性與苯相比較低,一般情況下不易引起人的急性中毒。故在大多數工業生產中用甲苯代替苯做為有機溶劑。但長期接觸低濃度的甲苯會改變人的神經功能,當血液中甲苯濃度達到1250mg/m3時,受害者的記憶能力、注意力以及感覺運動速度都會明顯降低。甲苯對皮膚和粘膜刺激性較強,長時間接觸有引起皮膚癌的風險,空氣中最高濃度不超過100mg/m3。二甲苯。甲苯、二甲苯屬于苯的同系物,都是煤焦中分熘或石油的裂解產物。人在短時間內吸入高濃度的二甲苯時,可導致中樞神經系統麻痹,嚴重者可致昏迷、呼吸循環衰竭而死亡。長期接觸一定濃度的二甲苯會引起慢性中毒,導致障礙性貧血、生殖功能受影響,導致胎兒的先天性缺陷等。苯乙烯。苯乙煉亦是有芳香味和剌激性的有機溶劑之一,由于其毒性比其他苯系物相對較弱,故在生產中大量使用。但是,長期接觸苯乙煉同樣會刺激或損傷人的視覺器官和呼吸器官,也是造成皮炎和心情抑郁的原因之一。

甲醛。甲酸又稱蟻酸,具有強烈刺的激性體,還原性很強。易溶于水和少量有機溶劑如醇和醚,在水溶液其含量最高可達55%,其中30%?40%的甲酸水溶液也稱為福爾馬林液。甲醛在我國有毒化學品控制名單上居第2位,甲酸因為化學反應發生十分劇烈,且價格低廉,是一種重要的全球經濟化學原料,早在100多年前就被廣泛用在工業生產中,車內甲醛是一種來源廣泛的空氣污染物,主要來源于汽車尾氣、車內塑料和人造纖維裝飾材料、各種粘合劑、合成樹月旨、油漆、各種紡織品等等。甲醛在常溫下極易揮發成氣體,隨著溫度的上升而揮發速度逐漸加快。甲醛主要影響人體的嗅覺、皮膚過敏、肺功能、免疫功能等方面,已被大量文獻證實,而個體差異很大。

(1) 刺激作用,甲醛刺激人的眼睛、鼻子、呼吸道等。吳永等研究受試者在(U0~0.20mg/m3甲醛濃度下暴露2h,調査發現,75%以上的人感覺輕微以上嗅覺刺激,2.5%的人己有眼、鼻、上呼吸道刺激感,25%的人出現頭暈、乏力、呼吸困難等癥狀。當空氣中甲醛含量達到0.6mg/m3時就會對眼睛產生強烈的剌激反應。其對人體皮膚的剌激作用顯著,低濃度甲醛不僅會抑制汗腺的正常分泌使皮膚變的干燥。當空氣中濃度為0.5~10mg/m3時還會引起皮膚腫脹,發紅等癥狀。

(2) 致敏作用,直接接觸甲醛的皮膚將出現過敏性皮炎、色斑、壞死,且吸入過多的甲醒是誘發支氣管哮喘的主要原因之一。有國外文獻報道,甲酸濃度在0.08~0.18 mg/m3間不斷升高時,6~15歲的兒童慢性支氣管炎或哮喘的發病率增加。甲醒對中樞神經系統的影響也是明顯的。

(3) 致突變作用,高濃度甲醛還是一種基因毒性物質。1995世界衛生組織WHO (World Health Organization)的國際癌癥研究中心IARC( International Agencyfor Research on Cancer )將甲酸確定為可疑致癌物。經過近十年的觀察研究后IARC最終將其劃分為一類致癌物。專家組經大量研究認定,甲醛可引起人類的鼻咽癌[i9]。甲酸與空氣中的氯化物反應會生成致癌性的物質一一二氯甲基醚,已經引起科學家的關注。甲酸在室內的濃度限值,指導限值[2^ (guideline)或閾限值(threshold limitvalue)是指在一定的暴露時間范圍內,特定人群暴露在污染物濃度限值或限值水平以下時,不會出現直接或間接的不良健康癥狀。1995年,安徽醫科大學對室內甲醛污染毒性研究發現,隨著空氣中甲酸污染濃度的增加,對人群的神經及呼吸系統危害性增大。并且提出了室內空氣中甲酸污染濃度的衛生標準的建議:即一次最高容許濃度為O.lmg/m3;日平均最高容許濃度為0.05mg/m3。更多人體短時間的甲醛暴露效應。

我國2012年3月1日開始實施的《乘用車內空氣質量評價指南》中甲醛最高容許濃度為0.1mg/m3(GB/T 27630-2001)o但有研究[23]對長期處于低濃度(0.022-0.044 mgW)甲酸工作環境中的工人血象進行調査結果表明,工齡在1~5年,有59.37%工人的血象中血紅蛋白、白細胞、血小板數偏低,而車內甲醛釋放期較長,故低濃度甲醛的危害也不容忽視。鑒于甲醛危害的嚴重性,所以研究車內甲醛污染的控制具有十分重要的意義。

1.2甲醛的去除方法

1.2.1綠色植物法

某些植物對甲醛氣體有吸收一代謝作用。在居室中放入吊蘭、蘆薈、常春藤等植物和葉片碩大的觀葉植物,如龜背竹、虎尾蘭、一葉蘭等,對甲醛都有一定的吸收和積累能力,不僅可以美化環境,而且還能凈化室內空氣。胡海紅等人在模擬的甲醛污染艙中做了多種植物吸收甲酸的實驗,發現有七種室內耐蔭觀葉植物對甲酸有吸收效果較好,如銀苞芋、心葉喜林芋、吊蘭、復葉波斯頓蕨等。德國科學家[26]曾用Ci4標記甲醛氣體并用吊蘭進行吸收實驗,在吊蘭的細胞組織內發現有Cm蹤跡,證明了吊蘭將甲醛通過自身的代謝反應將其轉化。他們還發現將一盆吊蘭暴露在甲醛濃度為8.5mg/m3的環境中可在24小時內能吸收掉88%的甲醛。

不過,通過在車內擺放植物對甲醒的吸收作用凈化車內空氣恐怕不易實現,且作用時間緩慢,其作用的時效性和穩定性還需要做進一步觀察和研究,這就決定了此方法只能作為降解甲酲的輔助手段。

1.2.2吸附法

吸附法治理甲醛,按原理來分為物理吸附法和化學吸附法。物理吸附法是利用某些有吸附能力較強的吸附劑如活性炭、Al203、硅膠和分子篩等吸附空氣中有害成分,從而達到消除有害污染物的目的。其中,活性炭作為一種吸附材料已有悠久的歷史,早在20世紀初,活性炭就已經實現工業化,且被廣泛的用于空氣凈化中。大量的研究事實證明,活性炭對于去除室內空氣中低濃度的污染物是效果較好,目前它已成為多種凈化設備中的過濾濾芯的一種主要材料。近幾十年已開發出蜂窩狀活性炭、活性碳纖維(ACF)等新型活性炭,克服了普通活性炭的缺點被廣泛的運用。雖然活性炭具有良好的吸附性能,但由于它是將異味和毒氣等污染物從一種狀態轉化為另一種狀態,卻不能徹底地將之除去,且存在難以再生重復使用的問題從而給環境帶來了二次污染。至于沸石、分子篩等吸附劑在空氣凈化領域的研究中報道較少。且人工合成分子篩的價格昂貴,天然分子篩在吸附性能和孔隙率方面又難以符合要求,故限制了其廣泛使用。

化學吸附法亦稱化學吸收法,主要是運用化學藥品的氧化性來去除空氣中的甲醛,目前用到的方法有:臭氧氧化法(03)和二氧化氯(C102)氧化法等。臭氧氧化是最早開始研究的治理室內甲醛污染的方法。臭氧(03)很不穩定。常溫下容易分解成為氧氣。03的還原電位為2.07伏特,是一般強氧化劑中氧化能力最強的一種。它是利用03的強氧化性將甲酸氧化為C02和H20。劉洪亮等人用臭氧空氣凈化器進行了去除空氣中甲醛的試驗,發生甲酸起始濃度范圍是6.03?11.74mg/m3。經過0.5h、 lh、 2h后,分別測量甲醛濃度,實驗結果表明隨著測試時間的增長,臭氧空氣凈化器對空氣中甲醛的凈化率逐漸提高,2h后可達11.2%。汪耀珠[28]等人在有紫外燈照射的情況下,測量了低濃度03對甲酸氣體的凈化率,甲醛濃度范圍是3.03?8.7mg/m3, O3濃度0.05?0.075mg/m3。 5分鐘后檢測甲酸凈化率為41.74%。 03對凈化空氣中甲酸污染有一定的效果,但其效果不是十分理想,一方面可能是因為03與甲醛的化學反應速度較慢,另一方面可能是03與室內空氣中其他有機物發生反應時可能重新生成甲醛P9]。從總體來看,況且03本身也是一種空氣污染物,國家也有相應的限值標準。如果發生量控制不好,反而會對人體造成傷害。

另一種常使用的甲醛化學吸收法是應用二氧化氯溶液,它去除甲醛的作用原理與臭氧法類似,都是通過其極強的氧化性能去除空氣中的甲酸,有研究表明[3D],在新購置的轎車中放入坐塾和飾品后,將轎車停放在車庫內,關閉門窗4h后測得車內甲醛濃度為0.43mg/m3,隨后放入兩杯二氧化氯水溶液,又經4h后測甲醛為0.09mg/m3,去除率達到79.07%。第二天重復上述實驗,甲酲初始濃度為0.26mg/m3, 4h后甲酸濃度為0.02mg/m3,去除率為92.3%。但是,二氧化氯有具有刺激性氣味,接觸后主要引起眼和呼吸道刺激,高濃度的二氧化氯氣體,可能對皮膚有刺激性,引起強烈刺激和腐蝕,長期接觸可導致慢性支氣管炎。故其使用也受到了限制。

1.2.3等離子技術

等離子體法就是在包含有高能電子、離子、激發態粒子以及具有強氧化性的自由基的等離子與污染物的氣體分子之間了發生頻繁的碰撞,由于這些活性粒子的平均能量都會比氣體分子的鍵能高,所以就會將有害氣體分子的化學鍵破壞,在反應的同時會產生大量的自由基和強氧化性的臭氧,便能夠使得有害氣體其分解為原子或無害分子。關于等離子法去除甲醛的研究較晚,在1995年,chang等人在室溫條件下,用介質阻擋放電等離子技術來去除空氣中甲醒,取得了進展。他也研究了外加電壓、不同甲酸初始濃度、水含量大小以及停留時間長短等因素對甲醛去除效果的影響以及探討了等離子反應的機理。李豎等用高頻交流電9放電得到等離子體的技術處理甲醛取得了較好的成果,并且確定了最佳的反應條件為:8~12kV的高頻交流電壓以及35~70mm/s氣流速度,增加電壓和減小氣體流速都有利于甲酸去除率的提高。但是,等離子體技術在釋放等離子的過程中易產生03等危害人體健康,當其與空氣中的甲酲反應時也會生成CO和NOx等有害產物,從而帶來二次污染。就目前來說發生等離子體的設備價格較高,且運行過程中所需的能耗也高,限制了其廣泛使用。

1.2.4光催化氧化法

光催化氧化技術己在VOCs治理領域中占有很大優勢,自從1972年日本的Fujishima[33]報道了 TiOz的光催化活性之后,Ti02由于其較好的穩定性和制備簡單、無毒價廉、光催化活性較高等特點得到了廣泛的關注[34~35]。國內外許多學者先后研究將該方法用于凈化甲醒的光催化氧化降解。徐瑞芬等[36]利用光源為5W的紫外燈反應8h, Ti02作為催化劑,甲酸的降解率為96.95%。徐敏等[37]人用活性碳纖維負載Ti02制成了復合材料,結果顯示,當甲酲濃度為1.93mg/m3時,該材料在2h內的光催化降解效率達到了 99.9%,并研究了影響降解效率的主要因素為:甲醛初始濃度、光強以及空氣濕度。楊建軍等人就初步討論了甲醛光催化氧化的反應機理,他研究得出,在催化劑的表面會吸附大量空氣中的氧氣以及水分,當其被光生電子和空穴還原或氧化為?02和'OH時,??2和'OH就成為了高活性的氧化劑,促進了甲醛的深度氧化,并且證實甲酸在轉化為C02和H2O之前的中間產物是HCOOH。

目前廣泛使用的納米Ti02光催化劑雖然具有穩定性好,催化效率高等優點。光催化反應時,只能利用太陽光、熒光燈中含有的紫外光源,從太陽光的利用效率看存在半導體載流子的復合率高,量子化效率低,半導體的光吸收波長范圍窄(主要在紫外區),以及利用太陽光的比例(只占5%)低等缺陷。所以目前研究中均采用人工光源,耗電量大,因而光源價格高、壽命較短。此外,光催化氧化法選擇性較差,低濃度時反應速率慢,而且在光催化降解消除甲酸過程中,常伴隨有HCOOH等有毒的副產物生成I4e]。因此研究者開始尋求不需要光源的催化劑對甲醛進行催化氧化脫除。

1.2.5催化氧化法

催化氧化技術也是一種能夠有效去除甲酸污染的凈化方法。在一定的實驗溫度條件下,甲酸和空氣中的氧氣在固相的催化劑表面發生反應,最終甲酸轉化為無害的二氧化碳和水。氧化催化反應是典型的氣-固相催化反應,其實質是活性氧參與深度氧化作用。在催化反應過程中,催化劑的作用就是降低反應的活化能,同時讓反應物分子能夠富集于催化劑表面從而提高反應速率。催化反應有如下幾個過程:

(1) 反應物向催化劑表面進行外擴散和內擴散;

(2) 反應物在催化劑表面開始吸附;

(3) 被吸附的反應物在催化劑表面相互作用;

(4) 產物由催化劑表面逐步脫附;

(5) 產物離開催化劑表面向周圍介質的內擴散和外擴散。

催化氧化技術的優點是:能耗小,不易產生二次污染物并且對低濃度的污染物也有很好的處理效果。已經被大量文獻證明了催化氧化方法是效率高、實用性強的技術[42]。目前國內的甲酸治理技術種類繁多,且各種治理技術在應用的環境和范圍上差別很大,各存弊端。就在傳統廢氣處理方法的吸附法而言,其具有制備簡單,起效快等特點,室內車內均適用,但活性炭在吸附飽和后凈化效果明顯下降,且

無法辨別,回收利用較難,且易造成環境的二次污染;等離子技術在使用過程中存在凈化設備造價高且釋放的臭氧等控制不當易對人體健康產生危害;催化技術相對于前幾種去除方法有其獨特的優勢,其中的光催化氧化技術已成為當今室溫除甲醛研究的熱點,但是其除甲酲效果較慢且需要外加紫外光源,且有有害副產物產生;而今的氧化催化技術即不需要外加光源,又能夠在常溫下將甲酸完全轉化為對人體無害的水和二氧化碳,將此法用于開發實用的車載凈化器將會有較好的前景。

1.3除甲醛氧化催化劑研究進展

1.3.1氧化催化劑介紹

催化劑通常是由活性組分、載體和助劑三部分構成。活性組分是催化劑中起主要作用的部分,它本身就有催化作用,可以負載在適當的載體上起到催化作用,也可以單獨作為催化劑來使用。所謂助劑就是自身不具備催化性能但卻能夠增強活性組分活性的元素。載體是活性組分的分散劑、支撐體,是負載活性組分的骨架。它的主要作用是為催化反應提供合適的孔結構和高比表面積,同時增大催化劑的強度,活性組分和助劑負載于載體所得到的催化劑,也稱為負載型催化劑。常用的材料有硅膠載體、活性炭載體、分子篩載體、硅藻土以及某些金屬氧化物,如Al203、 Ce02、 Ti02等多孔性材料。值得強調的是,很多時候載體與活性組分常常沒有特定的界限,這是因為催化劑用途不同,活性組分可用作載體亦可用作催化劑。

常用的甲酸催化氧化中的催化劑可分為金屬氧化物催化劑和貴金屬催化劑。在甲酸的催化氧化反應研究中,研究最熱的貴金屬催化劑主要是鉑(Pt)、金(Au)、鈀(pd)等。11&等制備的Au/Ce02催化劑可以在8(rC實現甲醛完全氧化。Alvarez等[441研究了 Mn-Pd/AbOg對甲酸的催化氧化效果,發現溫度達到901時,甲酸能夠完全轉化。Pt催化劑因其能在較低的溫度下達到較高的轉化率,故研究頗多。石艷芝等[45]以Ce02為載體,采用浸漬法制備了負載型Pt催化劑用于低溫甲醛氧化反應,當Pt負載量為3%時催化劑在30 °C時甲酸轉化率仍在80%以上。張長斌等[46]研制的l%Pt/Ti02在甲醛的催化氧化研究上取得了良好的成果,可將甲醛在室溫下完全分解為H2O和C02,無副產物產生。He等人在Pt/Ti02催化劑上實現了甲醛的室溫氧化,發現高分散的Pt是催化劑具有高活的原因。金屬氧化物相對于貴金屬而言原料易得、價格便宜,早在上世紀80年代,眾多關于氧化催化凈化甲酸的研究就在國外展開來。Saleh等[48]在Ni、 Pd和A1的氧化薄膜進行除甲醛實驗,結果表明,當溫度在15(rC以上時甲酸就會完全分解,且此過程中有C02產生。Tang等【49]人通過共沉淀法制備以Mn-Ce氧化物為載體,Ag為活性中心的催化劑在locrc時可將甲酸完全分解。隨著對催化劑的改性,甲酸完全氧化催化的溫度也在不斷降低。1995年,Christoskova等[5G]成功將甲醛在室溫下完全氧化成C02和H20,其使用的催化劑就是經改性的高活性NiO。 21世紀初期,日本學者56^116等[5']用一定比例活性炭和氧化錳制成的催化劑,在常溫常壓無光照的條件下進行去除室內甲醛的研究,在半個月內將濃度為0.21 X 10-'的甲酸降低到0.04X10-6以下。sekine等還發現在Mn02、 Mn304、 Ag20、 CoO和PdO等各種金屬氧化物中對甲醛的去除效率均可達50%以上,其中,Mn02的催化活性最好,不僅能夠實現室溫下完全降解甲酵,主要反應產物為C02,且反應的過程中沒有HCOOH和CO等有毒物質的產生。近幾年來,國內部分學者也開展了低溫催化氧化降解甲醛的研究工作。李洪芳等152]采用沉積-沉淀法和氨水絡合法制備了 Au/Ce02的催化性,在4(rC時甲醛轉化率仍能保持在80%以上。從前人的研究中不難發現,在非貴金屬催化劑中,Mn、 Ce等元素對甲酸的去除性能較好,但其氧化催化甲酸溫度依然很高,而貴金屬催化劑對于甲醛的氧化催化去除效果突出,其中Pt的加入,使甲醛能夠在室溫下實現完全轉化,在今后的研究中,可以結合使用氧化催化效果好的非貴金屬元素和貴金屬元素,可減少貴金屬的用量達到甲醛室溫轉化的目的。

1.3.2催化劑制備方法

催化劑的制備方法與催化劑的性能密切相關,不同的制備方法所得的催化劑性能不同,所以選擇合適的制備方式是催化劑研究的主要內容,常見的方法有:共沉淀法、凝膠法、浸漬法等。

(1)共沉淀法

共沉淀法是催化材料控制與制備的重要手段之一,尤其是對復合氧化物催化劑的制備,該方法工藝過程較為簡單,條件溫和,可以進行大面積操作堪稱為最經濟實用且高效的制備方式。化學共沉淀法是根據催化劑所需的化學組成,計算出一定的化學計量比,將所需的金屬鹽試劑按照比例配制成水溶液,在不斷的攪拌下,將堿性的沉淀劑勻速滴加入金屬鹽類水溶液中(滴加的順序可以不同,或正滴或反滴),將生成的氫氧化物或碳酸鹽經過濾洗漆除去反應中吸附的雜質離子,再干燥、焙燒后制成氧化物粉體。共沉淀法制得的催化劑沉淀顆粒大小均勻,所制備的氧化物粉末具有較高的比表面積和反應活性。

(2) 凝膠法

凝膠法是將化學試劑配成所需比例的金屬無機鹽或醇鹽,將該溶液攪拌均勾,加入一定量的凝固劑使鹽水解、醇解或聚合反應生成均一穩定的溶膠體系,經干燥、焙燒制得成品。

(3) 浸漬法

催化劑制備過程中常用浸漬法的步驟是活性組分負載于載體上,一般過程是將活性組分配置成一定體積溶液,將載體放入液體中浸泡,一定時間浸漬飽和后,將剩余的浸漬液除去,再進行干燥、焙燒、活化等處理。通常浸漬法又可分為,過量浸漬法、等體積浸漬法、多次浸漬法等。過量浸漬法是將載體浸入過量的浸漬液中(浸漬體積超過載體可吸收體積),待吸附平衡后。除去剩余浸漬液后經干燥、活化制得催化劑。等體積浸漬法[56]是測出載體的水孔體積后,將活性組分配置成與水孔體積容量相同的浸漬液,充分攪拌,此時浸漬溶液剛好完全浸漬到載體上,該法的優點是不產生剩余,故不用對廢棄浸漬液進行回收。但是,浸漬液的體積與浸漬化合物性質和浸漬溶液黏度相關,在浸漬前需先測定載體的水孔體積從而計算出浸漬液體積,等體積浸漬能精確控制負載量,在工業上的應用很廣泛。

多級浸漬法顧名思義就是可以進行重復多次的浸漬,干燥和焙燒。當浸漬化合物的溶解度小,一次浸漬的負載量少,需要重復多次浸漬或多組分浸漬化合物各組分的競爭吸附,應將不同組分按先后分別依次進行浸漬,干燥和焙燒后制成成品。

1.4常用除甲醒車載凈化器的優缺點比較

標簽：好用甲醛新車