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《东华大学》 2004年
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活性炭纤维光催化改性研究

徐昌曦  
【摘要】: 活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)具有优良的吸附性能、再生性能和操作性能,但ACF对大分子、高沸点吸附质的脱附再生能力很差。本课题正是从解决ACF对大分子、高沸点吸附质的再生难题入手,提高ACF的使用性能。 我们将光催化氧化技术与ACF结合,采用光催化氧化方式将吸附在ACF上的大分子吸附质氧化分解,从而达到ACF再生的目的。我们尝试了两种方法将光催化氧化技术与ACF结合: (1)采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物在粘胶基活性炭纤维(Viscose-based activated carbon fiber,VACF)表面直接制备了锐钛矿相的二氧化钛。ACF经这种方法改性后,拥有很好的光催化再生能力,我们以PVA和柠檬酸作为大分子吸附质进行再生试验的结果表明:负载二氧化钛的ACF能很好地进行光催化再生,并且除第一次再生后试样的比表面积有约10%的下降外,以后再生其比表面积基本能长期保持稳定。在获得良好的光催化再生能力的同时,能基本保持原有的吸附能力。结合电子显微镜照片和试样等温吸附线的分析,我们还讨论了二氧化钛在ACF中的形态,推测了二氧化钛在ACF表面是以球缺的形式存。 (2)延长ACF的单次使用寿命,即增加ACF单次使用时间,从而减少ACF的再生频率,也可以提高ACF的使用性能。同时,考虑到直接在ACF上负载TiO_2会对ACF的性能造成一定的影响,我们用溶胶-凝胶法在玻璃纤维布上制备了TiO_2薄膜,并将此玻璃纤维布与ACF毡复合,得到了以负载TiO_2的玻璃纤维布为外层的夹心状复合光催化吸附材料。并用亚甲基蓝溶液模拟大分子有机废水,对此光催化吸附材料的去除有机物的能力做了测试。结果表明:该光催化吸附材料对有机物的消除效果大大优于单独使用ACF或TiO_2,这是由于ACF的吸附促进了TiO_2的光催化反应活性,而光催化氧化使吸附质大量的分解,减少了吸附质在ACF上的吸附,使ACF的使用寿命大为延长。 通过两种方案的实验,我们认为在ACF上直接负载Ti02在基本保 持原有吸附能力的同时,使ACF具有良好的光催化再生能力,对大分 子、高沸点吸附质有很好的再生能力。采用负载Tio:的玻璃纤维布复 合ACF可以在ACF吸附同时分解掉大部分有机物,从而提高ACF的 使用寿命。两种方案的出发点不同,但对ACF性能的提高都有显明的 效果。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ342

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