CN103977762B - 一种高效去除空气污染物的活性炭纤维的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效去除空气污染物的活性炭纤维的改性方法，该方法是以活性炭纤维为基材，置于由二氯异氰脲酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾、六次甲基四胺、硫酸铵的一种或多种配制成一定浓度的改性溶液中，调节pH值，在一定温度下超声波振荡一定时间；在烘箱内以一定温度干燥一定时间，自然冷却即可。本发明简单易行、设备材料少、费用低等优点。经试验，采用本发明所得产品可高效去除空气中甲醛等有害气体，去除周期短，去除率比改性前提高54.1%，连续使用48h后去除率比改性前提高80%以上，可广泛应用于毒气和有害气体防护、室内空气净化等领域，具有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及有毒有害气体防护及过滤领域，具体是一种高效去除空气污染物的活性炭纤维（ACF）的改性方法。
背景技术
近年来，由甲醛等空气污染物引起的污染越来越受到人们的关注。其中，甲醛因污染范围广、污染浓度高、危害性大而被列为室内首要污染物，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，也是潜在的强致突变物之一，已成为危害人类健康安全的突出问题，其污染防治技术也成为全球高度关注的热点。
活性炭纤维(ACF)是一种由原料纤维硬化、活化制备而成的材料，具有较高的比表面积和丰富的微孔，能有效地吸附各种无机物和有机化合物，但由于其表面呈非极性，对甲醛等极性分子的吸附有限，且容易解吸。通常对其进行改性处理，目前主要有化学浸渍、负载光催化剂、高温水蒸气等改性方法，但各有缺陷而限制其应用。高温水蒸气法工艺复杂、工序多、成本高；负载光催化剂方法存在反应条件苛刻、需紫外或可见光、且容易失活等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种能对气态甲醛等空气污染物实现高效吸附、去除的活性炭纤维的改性方法，该方法具有简单易行、成本低的优点，而且具有较好的去除效果、使用寿命长等特点。
实现本发明目的的技术方案是：
一种高效去除空气污染物的活性炭纤维（ACF）的改性方法，包括以下步骤：
（1）按需求尺寸裁剪活性炭纤维，使用去离子水清洗1~6次，之后用稀盐酸清洗，再用去离子水反复清洗之后置于100℃下通风干燥，冷却后备用；
（2）取一定量的改性剂于改性容器中，与蒸馏水配制成浓度为0.05~2mol/L的溶液，然后加入少量稳定剂，混合均匀；
（3）将步骤（1）中准备好的活性炭纤维加入步骤（2）得到的改性溶液中；
（4）将改性容器置于超声波振荡器中，调节pH值为4~9之间，水浴加热50~100℃，开超声波振荡浸渍一定时间；
（5）取出步骤（4）所得的活性炭纤维于通风处晾干，放入烘箱中于80~240℃保温0.2~15h；自然冷却至室温即可。
步骤（2）所述的改性剂为二氯异氰脲酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾、六次甲基四胺、硫酸铵的一种或多种的混合物。按摩尔比例1：0.05~1：0.01~0.1：0.05~0.5混合而成。
步骤（2）所述的稳定剂为乙二胺四乙酸或硅溶胶，添加量为0.01~10wt %。
本发明的积极效果是：将化学浸渍法与超声波改性法有效结合，克服了化学浸渍法改性时间过长、负载不牢固等缺点；所制备的改性活性炭纤维实现了边吸附边降解甲醛等空气污染物，显著延长了活性炭纤维的使用寿命。本发明方法具有简单易行、设备材料少、费用低等优点，具有非常广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
实施例1
将活性炭纤维裁剪成145mm×80mm的矩形，使用去离子水清洗3次，之后用稀盐酸清洗，再用去离子水反复清洗之后置于100℃下通风干燥，冷却后备用；取一定量的改性剂于烧杯中配制成浓度为0.15mol/L的溶液，其中，改性剂为二氯异氰脲酸钠、高锰酸钾，摩尔比例1：0.08；然后加入0.02wt %稳定剂乙二胺四乙酸，再将准备好的活性炭纤维加入其中；将上述浸渍装置放入超声波振荡器中，调节pH值为5，水浴加热至80℃，开超声波振荡浸渍0.5h；取出后先于通风处晾干，然后放入烘箱中于80℃保温8h，自然冷却至室温。
经3次平行试验，使用1h后，未改性ACF的甲醛去除率为38.2%，改性ACF的甲醛去除率为83.1%，提高了44.9%；连续使用48h后，未改性ACF的甲醛去除率为5%，改性ACF的甲醛去除率为73%，比改性前提高了68%。
实施例2
将活性炭纤维裁剪成145mm×80mm的矩形，使用去离子水清洗4次，之后用稀盐酸清洗，再用去离子水反复清洗之后置于100℃下通风干燥，冷却后备用；取一定量的改性剂于烧杯中配制成浓度为0.25mol/L的溶液，其中，改性剂为二氯异氰脲酸钠、硫酸铵，摩尔比例1：0.1；然后加入0.03wt%稳定剂乙二胺四乙酸，再将准备好的活性炭纤维加入其中；将上述浸渍装置放入超声波振荡器中，调节pH值为6，水浴加热至85℃，开超声波振荡浸渍1h；取出后先于通风处晾干，然后放入烘箱中于85℃保温6h，自然冷却至室温。
经3次平行试验，使用1h后，未改性ACF的甲醛去除率为38.2%，改性ACF的甲醛去除率为87.5%，提高了49.3%；连续使用48h后，未改性ACF的甲醛去除率为5%，改性ACF的甲醛去除率为76%，比改性前提高了71%。
实施例3
将活性炭纤维裁剪成145mm×80mm的矩形，使用去离子水清洗5次，之后用稀盐酸清洗，再用去离子水反复清洗之后置于100℃下通风干燥，冷却后备用；取一定量的改性剂于烧杯中配制成浓度为0.35mol/L的溶液，其中，改性剂为二氯异氰脲酸钠、六次甲基四胺，摩尔比例1：0.15；然后加入0.05wt%稳定剂乙二胺四乙酸，再将准备好的活性炭纤维加入其中；将上述浸渍装置放入超声波振荡器中，调节pH值为7，水浴加热至90℃，开超声波振荡浸渍1.5h；取出后先于通风处晾干，然后放入烘箱中于90℃保温4h，自然冷却至室温。
经3次平行试验，使用1h后，未改性ACF的甲醛去除率为38.2%，改性ACF的甲醛去除率为92.3%，提高了54.1%；连续使用48h后，未改性ACF的甲醛去除率为5%，改性ACF的甲醛去除率为85%，比改性前提高了80%。
Claims (3)
1.一种高效去除空气污染物的活性炭纤维的改性方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）按需求尺寸裁剪活性炭纤维，使用去离子水清洗1~6次，之后用稀盐酸清洗，再用去离子水反复清洗之后置于100℃下通风干燥，冷却后备用；
（2）取一定量的改性剂于改性容器中，与蒸馏水配制成浓度为0.05~2mol/L的溶液，然后加入少量稳定剂，混合均匀；
（3）将步骤（1）中准备好的活性炭纤维加入步骤（2）得到的改性溶液中；
（4）将改性容器置于超声波振荡器中，调节pH值为4~9之间，水浴加热50~100℃，开超声波振荡浸渍一定时间；
（5）取出步骤（4）所得的活性炭纤维于通风处晾干，放入烘箱中于80~240℃保温0.2~15h；自然冷却至室温即可；
步骤（2）所述的改性剂为二氯异氰脲酸钠和高锰酸钾，摩尔比例1：0.08或改性剂为二氯异氰脲酸钠和硫酸铵，摩尔比例1：0.1或改性剂为二氯异氰脲酸钠和六次甲基四胺，摩尔比例1：0.15。
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征是：所述稳定剂为乙二胺四乙酸或硅溶胶，添加量为0.01~10 wt %。
3.用权利要求1或2所述的改性方法制备的能高效去除空气污染物的改性活性炭纤维。
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