[發明專利]一種具有微納結構的去甲醛多孔分離膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110300036.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN115105968B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 于浩;劉軼群;潘國元;張楊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01D53/22;C02F1/44;C02F101/32
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 鮮瑩

本發明公開了一種具有微納結構的去甲醛多孔分離膜及其制備方法和應用。所述分離膜具有高度貫通的網絡孔結構，構成所述網絡孔結構的聚合物骨架上分布著納米級的凸起，在所述分離膜中分散有催化劑，所述催化劑包括納米二氧化錳以及任選的氧化鈰和/或氧化銅，所述聚合物為至少包括兩種聚合物的聚合物混合物。所述制備方法包括制備包含催化劑與聚合物混合物的溶液，然后經霧化預處理結合非溶劑致相分離法制成所述多孔分離膜。本發明制備方法簡單，原料易得，生產成本低，得到的具有微納結構的去甲醛多孔分離膜顯示了良好的去除甲醛性能，可應用于去除空氣中或水中甲醛，極具工業應用前景。

技術領域

本發明涉及甲醛的脫除技術領域，具體地說，是涉及一種具有微納結構的去甲醛多孔分離膜及其制備方法和應用。

背景技術

甲醛是一種易揮發也易溶于水、醇、醚等有機溶劑的帶有強烈刺激性氣味的無色氣體。甲醛具有較高毒性，已被世界衛生組織已列為致癌、致畸性物質。目前，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載體飽和后需要再生；植物降解法效率低且對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。催化氧化除甲醛最常用的催化劑可分為貴金屬催化劑和過渡金屬氧化物催化劑。

CN110743570A公開了一種含有多孔結構基材的催化劑的制備方法及利用該催化劑分解甲醛的方法。首先，配置含有貴金屬的水溶液，利用氫氧化鈉調節溶液pH值為7.5～10，將具有多孔結構的基材浸泡在該溶液中2～4h，取出基材，在鼓風干燥箱中徹底干燥之后，在200℃煅燒1～8h，然后自然冷卻至室溫即可。

CN107115858A公開了一種用于降解室內甲醛的方法，涉及含有MoO₃、CeO₂及Al₂O₃的三元復合催化劑在有機污染物特別是室內甲醛降解中的用途。該催化劑為MoO₃/CeO₂/Al₂O₃三元復合納米纖維，將MoO₃/CeO₂/Al₂O₃固載到膜反應器表面，將含有甲醛的水溶液緩慢通過膜反應器，并通入氧氣，幾次循環后，甲醛的降解率可達到60％-90％。

CN106582148A公開了一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜及其制備方法。所述空氣過濾膜由靜電紡絲法制得，空氣過濾膜的復合微納米纖維由納米銀顆粒、滸苔活性炭/二氧化鈦復合顆粒和不溶于水的高分子聚合物構成，其中，滸苔活性炭/二氧化鈦復合顆粒由電紡TiO₂/高分子聚合物/滸苔納米顆粒復合納米纖維膜經高溫熱處理、酸洗、粉碎制得。

綜上所述，現有催化氧化去除甲醛技術中或使用鈀、鉑等貴金屬催化劑，或將過渡金屬氧化物與聚合物通過靜電紡絲制備成納米纖維膜材料使用。前者存在使用成本較高，產品普及困難。后者由于目前靜電紡絲技術生產效率低、工藝控制因素復雜、且設備成本高，因此應用價值有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種去甲醛效果良好、制備成本低、工藝簡單且適合大規模生產的具有微納結構的去甲醛多孔分離膜及其制備方法和應用。

本發明的目的之一為提供一種具有微納結構的去甲醛多孔分離膜，所述多孔分離膜具有貫通的網絡孔結構，構成所述網絡孔結構的聚合物骨架上分布著納米級的凸起，在所述分離膜中分散有催化劑，所述催化劑包括納米二氧化錳以及任選的氧化鈰和/或氧化銅，所述聚合物為至少包括兩種聚合物的聚合物混合物。

所述多孔分離膜具有高度貫通的網絡孔結構，且網絡孔的骨架結構上分布著納米級的突起。其中，所述多孔分離膜的平均孔徑為0.1～10μm，骨架上分布的凸起尺寸為20～400nm。微納結構的存在增加了網絡孔骨架與空氣或水接觸的面積。