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，簡稱ACF）是在活性炭技術和碳纖維技術相結合的基礎上發(fā)展起來的新一代高效吸附材料，具有比表面積大、微孔含量大、表面官能團豐富等結構特性，吸附能力強。甲醛是一種常見室內(nèi)有機污染氣體，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象，研究了不同方法改性活性碳纖維的結構特征及甲醛吸附性能:采用二次活化工藝、乙二胺接枝處理對活性碳纖維進行改性，分別對活性碳纖維甲

2、醛吸附性能的主要影響因素—孔隙結構和表面官能團進行研究;此外，采用納米二氧化鈦、納米銀進行催化劑負載，制備了同時具有甲醛凈化能力和抑菌能力的VACF/TiO2復合材料和VACF/Ag復合材料。
　　本文首次提出了功率超聲改進的新型二次活化工藝，當活化劑采用磷酸、氯化鋅、過氧化氫、硝酸時，新型二次活化工藝可更好的改善VACF表面結構。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，采用不同活化劑二次活化處理的VACF表面物理結構參數(shù)的大小關系為: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含量增大，表面含氧基團種類主要有羥基、羰基、羧基等，含氧基團相對含量大小順序為:羥基＞羧基＞羰基。
　　新型二次活化工藝對VACF的吸附能力具有明顯的提高作用。碘吸附值大小順

4、序為P-VACF＞Z-VACF＞N-VACF＞H-VACF＞VACF0;處理濃度為1mg/m3的甲醛氣體時，甲醛凈化率大小順序為P-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甲醛吸附量分別為68.93％、5.11mg/m2。
　　通過乙二胺(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，在EDA處理濃度為0.5mol/L時，甲醛凈化率、達到吸附平衡時甲醛吸附容量、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，用時28min即可完成100％甲醛氣體的凈化，實際甲醛吸附量為22.0mg/m2。達到吸附平衡時甲醛吸附容量的Bolzman擬合預測值為29.30mg/m2，Bolzman預測值相比VACF0的甲醛吸附容

6、量提高了91.50％。通過紅外光譜和X射線光電子能譜的分析證明了EDA接枝過程中主反應為乙二胺與活性碳纖維的表面羧基反應生成酰胺基團，副反應主要是伯胺基或仲胺基的離子化反應。
　　噴涂工藝制備的VACF/TiO2復合材料、VACF/Ag復合材料中，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載率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。VACF/TiO2復合