论文摘要
随着有机化工产品在工业中的广泛应用,进入大气中的有机污染物越来越多,尤其是低沸点、易挥发的有机物,它们挥发到大气中,不仅污染环境,危害人体健康,还浪费了宝贵的资源。活性炭纤维（Activated Carbon Fibers,ACFs）由于具有巨大的比表面积和丰富、分布均匀的微孔结构而在VOCs污染治理中发挥越来越重要的作用。目前,如何提高活性炭纤维对VOCs的吸附容量和选择性,提高吸附材料的处理效率,是本领域研究的关键和核心。本论文通过活性炭纤维的制备工艺调节,探索制备工艺与产品结构的关系,并进而研究了吸附热及其与VOCs的吸附容量的关系。1.制备条件对活性炭纤维孔结构及其吸附容量的影响以二氧化碳、KOH为活化剂,粘胶基纤维毡为前驱体,制备了一系列粘胶基活性炭纤维。用BET法测试了ACF的比表面积、孔径分布、孔容及氮气吸附性能;用重量法真空电子天平装置测定了ACF对有机蒸气（苯、环己烷等）的吸附特性。基于低温条件下对氮的吸附测定ACF孔结构的结果表明,随着活化程度的提高,活性炭纤维的收率下降,微孔数量增多,比表面积随之增加,形成了以微孔为主的孔结构,并有少量的中孔存在。在适当的活化条件下,物理活化可使比表面积达到1900m2/g以上,化学活化可使比表面积达到2325m2/g。ACF对有机气体的吸附实验结果表明,ACF对VOCs的吸附容量随ACF产品收率的下降和比表面积的增加而增加,但进一步提高活化程度,收率下降,活性炭纤维的孔径扩大,比表面积下降,因此,对有机气体的吸附容量反而下降。活化程度提高,部分微孔孔径扩大或者发生并孔,对吸附质的吸附力场减小,使ACF对VOCs的吸附量下降。2.吸附热的计算以及吸附热对吸附量的影响研究了在一定温度和压力范围内（298-328K,0-1.995kPa）苯在活性炭纤维上的吸附等温线。用Langmuir方程处理实验数据,吸附模型符合Langmuir模型;并根据吸附等温线用Clausius-Clapeyron方程计算出苯的等量吸附热。结果表明,苯的等量吸附热随着吸附量的增加而减小;由Vant Hoff方程计算苯在活性炭纤维上的平均吸附热为39.79kJ/mol。3.活性炭纤维对有机物吸附性能的研究研究了苯、环己烷在活性炭纤维上的吸附实验,发现同在空速0.45m3/min-1活性炭纤维吸对苯吸附量为378.4mg/g,环己烷为140mg/g,表明活性炭纤维对苯的吸附性能要优于对环己烷的吸附,这与两者的分子结构有关。
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标签：活性炭纤维论文; 吸附论文; 挥发性有机化合物论文; 等温线论文;