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活性炭纤维对有机废气吸附性能的研究

李洪美  
【摘要】: 有机废气是一种有毒、有害的气体,它释放在空气中不仅会造成严重的环境污染,而且人体若长期接触或吸入将对神经系统及造血功能带来严重危害,甚至引发癌变及其它严重疾病或死亡。随着社会的发展,人们物质文明和生活水平的提高,环境保护意识的增强,有机废气的排放所造成的环境污染和对人类身体健康的严重危害越来越成为各级政府和人们所关注的焦点。因此如何消除释放有机废气对环境造成的严重污染以及对人们身体健康的严重危害,并且有效地回收利用这些有机废气,以达到节约资源、保护环境、实现经济的可持续发展和环境保护的“双赢”,已成为现代社会所面临的一个严峻的现实问题。 本文以新型的炭质吸附材料活性炭纤维为吸附剂,开展吸附回收处理有机废气的研究工作。考察吸附工艺条件如载气流量、气体含水量、ACF自身含水量、含有其它气体以及再生对活性炭纤维吸附性能的影响。确定了活性炭纤维吸附各种有机废气的工艺条件与参数。活性炭纤维的改性是本文的另一重要内容,采用不同的预浸剂对活性炭纤维进行改性处理,通过改变不同的后处理方式、预浸剂的浓度,并以乙醇、甲苯为吸附质,考察了它们及炭化工艺条件对有机废气的吸附效果的影响,确定最佳预浸剂和改性活性炭纤维的制备工艺。同时简单的探讨了活性炭纤维的制备工艺。最后通过红外光谱、X射线衍射、热失重、扫描电镜以及氮吸附分析表征和手段,研究探讨了改性后的活性炭纤维的表面官能团、微晶结构以及孔结构的变化。 结果表明,采用活性炭纤维吸附有机废气可实现对有机废气的吸附回收利用。最佳的活性炭纤维吸附操作工艺为:吸附时间为20-40min,再生时间10-15min。利用添加预浸剂的方式,对活性炭纤维进行改性处理,可有效的提高其对有机废气的吸附性能。活性炭纤维改性最佳的预浸剂为硫酸钾,改性活性炭纤维制备的最佳工艺条件为:硫酸钾浓度为0.05%,浸渍时间为4h,炭化条件为炭化温度700℃,恒温60min,升温速率为3℃/min,气体流量为100ml/min。改性后的活性炭纤维碘值最高可达1460 mg/g,亚甲基蓝值最高可达421 mg/g,苯吸附值最高可达738 mg/g。BET比表面积达1712.37m~2/g,总孔容可达0.814m~3/g,微孔孔容可达0.507m~3/g。 可见,与原样活性炭纤维相比,改性后的样品对有机废气的吸附量大大增加,吸附性能较好,有广阔的应用前景。


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