活性碳纤维负载纳米二氧化钛净化甲醛性能的研究

摘要

活性碳纤维(ACF)具有优良的结构特征和吸附性能，吸附量大且吸附速度快，是良好的吸附材料，但存在容易达到吸附饱和、再生脱附难和使用工序复杂的缺点，难以实用。纳米二氧化钛(TiO，)光催化能将光能转化为化学能，可将大部分有机物和无机污染物分解，无需再生，在净化空气方面有广阔的应用前景，但反应速度慢的缺点限制了它的使用。因此考虑结合ACF的高效吸附功能和TiO2的光催化技术制备具有光催化净化功能的TiO2/ACF。　　本课题就ACF负载TiO2净化室内空气的性能进行了创新性的探索研究。实验以甲醛气体作为污染源，从光催化反应的特点和测试结果评价的指标要求出发建立反应装置。根据纳米粉体的性质确定分散整理工艺，试验中以十二烷基苯磺酸钠为分散剂对TiO2溶液取得了较好的分散效果。通过对TiO2膜降解甲醛气体效果及影响因素进行了实验和分析，认为TiO2溶液浓度、PH值对膜的光催化性能影响较大，以浓度为12％，PH值为9的溶液制备的膜具有较高的光催化性能，TiO2膜适合处理低浓度气体，并且能在较长时间内保持良好的催化活性。　　实验以浸轧法将TiO2负载于ACF上，通过比较不同的TiO2与ACF质量比、焙烘温度对TiO2/ACF净化甲醛性能的影响以及甲醛气体浓度、净化时间对净化效果的影响及其规律，得出TiO2与ACF质量比为1：10，焙烘温度为200℃时制得的TiO2/ACF具有较好的净化性能，在甲醛释放液浓度为285.40mg/l条件下净化5小时，其净化率达到84.33％，效果比TiO2膜的降解率44.10％高出将近1倍，比ACF单独使用时的吸附净化率73.41％高出10％以上。TiO2/ACF具有一定的再生性能，能在较长时间内保持良好的净化效果。实验和分析结果表明，ACF负载TiO2对室内甲醛气体的净化取得了较好的效果，对进一步研究室内空气净化有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1甲醛的来源、危害及处理方法

1.1.1甲醛的来源及危害

1.1.2甲醛的治理方法

1.2活性碳纤维特征及其发展应用

1.2.1活性碳纤维的结构特征

1.2.2活性碳纤维的吸附、脱附性能及其影响因素

1.2.3活性碳纤维的发展及其在环保中的应用

1.3半导体光催化氧化技术及其进展

1.3.1半导体二氧化钛光催化性能

1.3.2 TiO2光催化技术的发展

1.3.3纳米二氧化钛光催化机理

1.3.4影响光催化反应的因素

1.3.5 TiO2在载体上的负载方式

1.4 TiO2/ACF光催化降解甲醛的机理

1.5课题的提出及研究内容

1.5.1课题研究的意义

1.5.2课题研究的内容

2 TiO2溶液的配置及甲醛含量的测试方法

2.1二氧化钛整理液的配置

2.1.1纳米粉体的分散特点

2.1.2分散理论基础

2.1.3二氧化钛溶液的配置

2.1.4分散质量评定方法

2.1.5二氧化钛溶液配方的确定

2.2甲醛的测试分析方法

2.2.1甲醛的分析测试方法

2.2.2标准曲线的绘制

3二氧化钛膜的制备和对甲醛的降解的研究

3.1二氧化钛膜的制备

3.1.1实验药品及主要仪器

3.1.2二氧化钛膜的制备工序及实验设计

3.1.3二氧化钛膜的光催化性能影响因素及测试项目的选择

3.2光催化反应实验装置

3.2.1光催化实验装置示意图

3.2.2光催化反应装置设计

3.3实验影响因素分析

3.3.1分散液质量浓度对二氧化钛膜降解甲醛性能的影响

3.3.2 PH值对甲醛降解的影响

3.3.3甲醛释放液浓度对光催化降解的影响

3.3.4反应时间对降解率的影响

3.4小结

4 TiO2/ACF光催化降解甲醛实验研究

4.1引言

4.2 TiO2/ACF的制备

4.2.1主要实验仪器

4.2.2 ACF毡原料及预处理

4.2.3 ACF毡负载TiO2工艺

4.2.4 TiO2/ACF的热处理

4.2.5 TiO2/ACF的表面微观结构

4.3光催化净化气体性能的测定

4.3.1光催化反应装置

4.3.2 TiO2/ACF对甲醛气体的光催化降解实验

4.4影响TiO2/ACF净化甲醛性能的因素分析

4.4.1二氧化钛的负载方式对光催化净化性能的影响

4.4.2焙烘温度对光催化净化能力的影响

4.4.3 TiO2与ACF的质量比对光催化净化能力的影响

4.4.4甲醛释放液浓度对净化效果的影响

4.4.5净化时间对实验的影响

4.5重复使用净化甲醛情况

4.6 ACF吸附性能与TiO2光催化性能的相互影响

4.7不同载体经TiO2处理后对甲醛降解效果的比较

4.8 TiO2/ACF织物功能整理前后物理性能的测试

4.8.1厚度测试

4.8.2透气量的测定

4.8.3顶破强力测试

4.9小结

5结论与展望

5.1课题的结论

5.2课题不足

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

学位论文知识产权声明及学位论文独创性声明

致谢