活性炭产品用于室内空气净化-活性炭纤维(ACF)表面改性在室内空气品质方面的应用

发布时间:2021/8/26 9:02:35 浏览次数:170
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活性炭纤维(ACF)表面改性在室内空气品质方面的应用  

ACF表面存在少量亲水性和含氧的官能团,ji大地影响其吸附性能。通过对ACF表面简单的氧化(气相氧化或液相氧化)、氨化(800℃以下ACF与NH3反应)、氢化、碱化或高温(800~1000℃)处理后,可以改变其表面含氧、含氮官能团数量以及亲疏水性基团,便可增加对不同酸碱性气体的吸附能力,这对室内空气品质方面应用广泛。

ACF通过本体或表面掺杂不同的金属粒子达到不同的改性目的。为赋予ACF抗菌功能,目前主要的措施是载银。银的杀菌机理比较流行的观点是接触杀菌,当银与细菌等接触时,微量的银渗透到细菌体内,与细菌体内的蛋白质发生作用,其新陈代谢受阻以达到抗菌目的。载银ACF中Ag的含量主要通过Ag的含量、Ag的颗粒大小、分散情况和抗菌性能来表征。狭小空间的恶臭污染的治理由于其嗅觉阈值比较小,分布比较分散,而成为室内空气治理的难题。通过负载金属盐类,改造ACF的纳米孔体系的微表面结构,可以增加对恶臭物质的亲和性,而且还可以促进其催化转化。通过Cu溶液浸渍方法,制备高性能的消臭材料。在2.5%弱酸性Cu(Ac)2溶液中,浸渍处理得到的Cu2-ACF的Cu的负载量比较大,而且分散性比较好。在Cu2-ACF的制备过程中,碳石墨微晶遭到一定的破坏,纳米孔体系有一定的损失,表面微结构发生了变化,Cu2-ACF的微孔体系表面均匀分散着超细的Cu(Ac)2微粒。

活性碳纤维在吸附挥发性有机物方面效果也很明显。当含VOCS的气态混合物与ACF接触时,利用表面存在这未平衡的分子吸引力或化学键力,把混合气体中VOCS组分吸附在ACF表面。

众所周知,氮氧化物和一氧化碳气体是大气污染的主要物质,它们会引起光化学烟雾的形成,还会直接与生物体的血红朊结合而引起中毒。某些特殊室内空气中氮氧化物和一氧化碳气体含量超标,吸附除去或催化转化氮氧化物和一氧化碳是重要的治理手段。中山大学材料所使用负载铜-钴的活性碳纤维催化还原NO(NH3为还原剂)已经取得较好的效果。同时,中山大学材料科学研究所符若文等采用浸渍法制备了钯和铜化合物为主的系列金属基活性碳纤维,用气相色谱等手段对所制金属基活性碳纤维对NO和CO的吸附和催化性能进行研究。实验结果表明:负载二价钯的活性碳纤维对CO有突出的吸附能力,随着钯载负量增大,样品对CO的吸附容量增加,动态吸附穿透时间延长,采用铜/钯混合物负载比用单组分钯可提高对CO的动态吸附效率,节省把的用量。经400℃热处理的负载钯活性碳纤维在300℃以上的催化温度对CO/NO混合气体有很高的催化转化率,在合适条件下达100%。

在脱除NOX,方面,由于NO的临界温度为180K,所以在室温下,它是超临界气体;而NO2的沸点是294K,所以很少的微孔物质可以吸附 NOX。Kaneko K等在活性碳纤维上负载α-FeOOH、β-FeOOH或以H2SO4氧化改性有效地提高了材料对NO等无机气体的吸附。天津大学傅志强等以VACF为载体沉积了超细氢氧化铁制备的VACF/α-FeOOH复合碳吸附材料,通过大量的性能试验结果表明,VACF/α-FeOOH对低浓度的NO2气体吸附速度快,吸附容量大,吸附效率高,连续吸附NO2气体达47h才穿透,穿透容量是VACF的3倍,而且吸附效率高达99.4%。在NO2气体浓度超标的车间、实验室等场所使用该种吸附材料,能大量降低NO2浓度,达到净化空气的目的。中山大学材料科学研究所陆耘等在铜系和镍系ACF催化剂研究的基础上,进一步研究了铜-钴复合型ACF催化剂对NO的催化还原作用,系统研究了复合催化剂的制备方法、反应条件等对催化剂活性的影响,实验结果表明,Cu(NO32-Co(NO32-ACF复合催化剂中两种组分有协同效应,它比单组分催化剂不仅具有更高的催化还原NO活性,NO转化率可高达94%,且温度适应范围广,催化剂寿命长。

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