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以甲醛为主要室内空气污染物对人类健康的危害已越来越受到人们的关注,研究合适有效的治理技术迫在眉睫。在当前的技术中,吸附技术是最为有效和经济的手段之一,而活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)作为一种新型高效的多孔材料,其优异的吸附性能使其倍受青睐,是一种十分具有应用前景的吸附材料。
本文针对甲醛引起的空气污染问题,对活性炭纤维进行表面改性,考察了各种条件下活性炭纤维对甲醛的吸附性能,重点研究了活性炭纤维表面性质在高湿度条件下对甲醛吸附性能的影响。
本文研究了活性炭纤维表面物理结构和化学性质对甲醛吸附性能的影响。应用ASAP2010M测定了不同活性炭纤维的比表面和孔结构,应用DRIFTS和Boehm滴定测定了活性炭纤维表面含氧基团的种类和含量,并测定了不同吸附条件下甲醛在活性炭纤维固定床的吸附透过曲线。结果表明:活性炭纤维的比表面积越大,其对甲醛的吸附容量越大;相对湿度对活性炭纤维固定床吸附甲醛透过曲线有影响,湿度越大,透过时间越短。此外,甲醛入口浓度和气体流速越大,活性炭纤维固定床对甲醛的吸附透过时间就会越短。
本文应用热还原在氮气氛围下改性活性炭纤维,并研究其表面物理结构和化学性质对甲醛吸附性能的影响。结果表明:热还原改性使活性炭纤维的比表面积增大,微孔孔径增大。热还原使表面总的酸性基团数量大量减少,而碱性基团含量得到增加。随着热还原时间增加,温度升高,改性后活性炭纤维的酸性含氧基团越少,在高相对湿度下活性炭纤维吸附甲醛的透过时间越长。
本文在100℃的空气氛围下,对活性炭纤维反复吸附脱附甲醛,发现活性炭纤维具有很好的再生率,对其工业化应用具有重要指导意义。
本文提出在氮气氛围下,应用微波诱导改性活性炭纤维,用于提高活性炭纤维在高湿度下吸附甲醛的性能,并研究其表面物理结构和化学性质对甲醛吸附性能的影响。结果表明:微波诱导后,活性炭纤维的微孔孔径变大,比表面及总孔容均变小;在改性过程中,微波辐射功率越大,改性后的活性炭纤维其表面含氧基团含量越少,其吸附甲醛的透过时间就越长。这是本文的创新之处。