室内甲醛气体净化功能纤维的制备与表征

摘要

现代建筑及其装饰用材的变化使室内空气的质量日趋下降，世界卫生组织已将室内环境污染与白血病、高血压、心脏病、肥胖症等列入人类健康的十大杀手。因此改善室内环境、净化室内空气已引起广泛关注。由于室内空气污染物的魁首为甲醛，本论文利用氯化血红素的催化性能和化学稳定性，以及苎麻纤维有吸附氯化血红素的纤维素和较大的比表面积，制备具有净化室内甲醛气体功能的苎麻纤维。
　　 采用接枝的方法使氯化血红素附载于苎麻纤维是本研究的基本点。通过实验对比与分析，较优的接枝反应条件为：氯化血红素溶液浓度为1g/L、焙烘温度130～140℃、焙烘时间3～4min，由此可得氯化血红素接枝率为0.35％的功能苎麻纤维。
　　 由扫描电子显微镜观察、红外光谱分析、X射线衍射分析可证实，氯化血红素已附着于苎麻纤维上，通过生成化学键而接枝到纤维素分子上。这种附着和粘合除发生在表面和孔隙壁上外，主要存在于苎麻纤维的无序区内，因为纤维的结晶度略有下降。
　　 自制了密闭实验容器来分析接枝氯化血红素后的苎麻纤维净化甲醛的性能。通过容器中甲醛残余浓度的变化来表征功能苎麻纤维吸附降解甲醛的能力。实验结果表明，空间中氧气含量与纤维吸附降解甲醛率成正比，在氧气含量分别为21％、35.8％、65.4％和95％的环境中，接枝率为0.35％的功能纤维吸附降解初始浓度约为1ppm的甲醛气体分别达60.4％、70.5％、75.9％和80.8％，但在较高温度下会出现一定量的反释放。同时实验发现，功能苎麻纤维含水率越高，消醛能力越好；室温越高，越不利于功能纤维发挥作用。四次重复实验表明，功能苎麻纤维对甲醛气体的吸附降解效果几乎没有下降，因此具有功能的持久性。扩大实验可证明该纤维在较大的空间环境中可以发挥消醛作用。
　　 此外，为检验苎麻纤维物理性能的变化与否，对其吸湿和力学性能做了测试。结果证明，经接枝处理后的苎麻纤维，由于纤维素大分子上亲水基团的大量减少，以及纤维表面和内部孔隙被接枝物的填充和覆盖，功能苎麻纤维的回潮率有所下降，接枝率为0.35％的功能纤维回潮率为7.81％，下降率达20％。纤维的拉伸性能因部分原纤间作用的解体，结晶区的破坏，以及纤维素大分子间氢键作用点的减小而均有所下降，接枝率为0.35％的功能苎麻纤维的断裂强度和断裂伸长率的下降率分别为6.28％和1.59％。由于氯化血红素攻击和接枝的主要部位为纤维体的弱节和疏松部位，故放大了纤维体的结构差异，因此拉伸性能的离散性增大，达30.11％。纤维的刺扎性能实验表明，经过接枝处理后的苎麻纤维抗弯刚度有所减小，这表明纤维柔软性得到改善。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外主要净化技术介绍

1.3 本课题研究内容及意义

第二章 金属卟啉化合物的催化理论及其选择

2.1 概述

2.2 金属卟啉化合物的结构及催化性能

2.3 制备室内甲醛净化功能纤维的催化剂的选择

2.4 本章小结

第三章 净化室内甲醛气体功能苎麻纤维的制备

3.1 概述

3.2 实验原料与设备

3.3 实验内容与方法

3.4 实验结果和讨论

3.5 本章小结

第四章 功能苎麻纤维催化降解甲醛的效果研究

4.1 概述

4.2 实验材料与测试仪器

4.3 实验内容与方法

4.4 实验结果与分析

4.5 功能苎麻纤维吸附降解甲醛机理

4.6 本章小结

第五章 功能苎麻纤维的性能表征

5.1 概述

5.2 实验仪器与设备

5.3 实验内容及方法

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

第六章 结论

6.1 结论

6.2 不足与展望

参考文献

读硕期间发表论文情况

致谢