活性碳纖維改性及其甲醛吸附特性研究.pdf

1、活性碳纖維（Activedcarbonfiber，簡(jiǎn)稱ACF）是在活性炭技術(shù)和碳纖維技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新一代高效吸附材料，具有比表面積大、微孔含量大、表面官能團(tuán)豐富等結(jié)構(gòu)特性，吸附能力強(qiáng)。甲醛是一種常見(jiàn)室內(nèi)有機(jī)污染氣體，平面形極性分子，氣態(tài)甲醛分子直徑約為0.45nm。本文以粘膠基活性碳纖維為研究對(duì)象，研究了不同方法改性活性碳纖維的結(jié)構(gòu)特征及甲醛吸附性能:采用二次活化工藝、乙二胺接枝處理對(duì)活性碳纖維進(jìn)行改性，分別對(duì)活性碳纖維甲

2、醛吸附性能的主要影響因素—孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)進(jìn)行研究;此外，采用納米二氧化鈦、納米銀進(jìn)行催化劑負(fù)載，制備了同時(shí)具有甲醛凈化能力和抑菌能力的VACF/TiO2復(fù)合材料和VACF/Ag復(fù)合材料。
　　本文首次提出了功率超聲改進(jìn)的新型二次活化工藝，當(dāng)活化劑采用磷酸、氯化鋅、過(guò)氧化氫、硝酸時(shí)，新型二次活化工藝可更好的改善VACF表面結(jié)構(gòu)。二次活化后VACF的比表面積、總孔容、微孔孔容均增大，平均孔徑減小，微孔的孔徑分布更為均勻。超聲浸漬

3、為12h時(shí)，采用不同活化劑二次活化處理的VACF表面物理結(jié)構(gòu)參數(shù)的大小關(guān)系為:比表面積H-VACF＞Z-VACF＞N-VACF＞P-VACF＞VACF0，總孔容積H-VACF＞Z-VACF＞P-VACF＞N-VACF＞VACF0。VACF二次活化后表面含氧基團(tuán)含量增大，表面含氧基團(tuán)種類主要有羥基、羰基、羧基等，含氧基團(tuán)相對(duì)含量大小順序?yàn)?羥基＞羧基＞羰基。
　　新型二次活化工藝對(duì)VACF的吸附能力具有明顯的提高作用。碘吸附值大小順

4、序?yàn)镻-VACF＞Z-VACF＞N-VACF＞H-VACF＞VACF0;處理濃度為1mg/m3的甲醛氣體時(shí)，甲醛凈化率大小順序?yàn)镻-VACF＞H-VACF＞Z-VACF＞N-VACF＞VACF0，其中磷酸二次活化的VACF甲醛吸附效果最好，甲醛凈化率和平衡時(shí)甲醛吸附量分別為68.93％、5.11mg/m2。
　　通過(guò)乙二胺(EDA)接枝處理VACF的方法制備氨基化粘膠基活性碳纖維VACF-EDAx。VACF-EDAx的甲醛吸附能力

5、隨EDA處理濃度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在EDA處理濃度為0.5mol/L時(shí)，甲醛凈化率、達(dá)到吸附平衡時(shí)甲醛吸附容量、吸附速度等性能均最佳。單位體積用量為0.14m2/m3的VACF-EDA0.5處理3mg/m3濃度的甲醛氣體時(shí)，用時(shí)28min即可完成100％甲醛氣體的凈化，實(shí)際甲醛吸附量為22.0mg/m2。達(dá)到吸附平衡時(shí)甲醛吸附容量的Bolzman擬合預(yù)測(cè)值為29.30mg/m2，Bolzman預(yù)測(cè)值相比VACF0的甲醛吸附容

6、量提高了91.50％。通過(guò)紅外光譜和X射線光電子能譜的分析證明了EDA接枝過(guò)程中主反應(yīng)為乙二胺與活性碳纖維的表面羧基反應(yīng)生成酰胺基團(tuán)，副反應(yīng)主要是伯胺基或仲胺基的離子化反應(yīng)。
　　噴涂工藝制備的VACF/TiO2復(fù)合材料、VACF/Ag復(fù)合材料中，VACF的吸附作用能與納米TiO2、納米Ag的催化作用產(chǎn)生協(xié)同效果，都具備良好的甲醛吸附性能和抑菌性能，其甲醛吸附性能都隨催化劑負(fù)載率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。VACF/TiO2復(fù)合