一 气体污染治理中改性活性碳纤维的应用
1 二氧化硫的脱除
在工业领域,用作SO2分离的方法主要有运用诸如方解石、白云石等无机吸附剂,用固 - 气反应实施分离;或运用诸如氨、生石灰等活性相,经气液反应实施分离。但上述两方法在实际反应过程中,均会有大量副产品产生,所以,近些年来许多研究一开始着眼于用 ACF来分离二氧化硫,另外,通过改性ACF来提升促进效率。相关研究以浸渍法为支撑,负载诸如锰、镁、镍、钴等金属,针对粘胶基活性碳纤维实施改性操作,然后用作对烟道气脱硫的模拟,全部负载金属经过改性之后所得到的活性碳纤维,其在脱硫性能上均有所提升,其中Co/ACF表现更为明显,其在稳态时的脱硫率达90%。另有报道运用热处理方法,对沥青基活性碳纤维进行改性,以此来实现碳纤维对O2、SO2相应吸附作用的增强,加快SO2氧化。将氨水作为活化剂,对沥青基炭纤维实施活化处理,最终形成了表面有氮元素富集的活性炭纤维,于O2、H2O存在的情况下,所得到的活性炭纤维在脱除模拟烟气当中的SO2活性效果上,相比于采用常规方法,水蒸汽加工法所制得的活性炭纤维质量要更好,此外,相比于含氮的聚丙烯腈基活性炭纤维,同样高于后者。
2 氮氧化物的脱除
在处理烟道气当中的NOx时,已广泛采用 NH3选择性催化还原工艺技术,较常使用的催化剂为活性炭、沸石及金属氧化物等,但若想使NOx去除率更佳,需在180~330℃温度内使用沸石催化剂与金属氧化物催化剂,若有过高的温度,那么NH3便会被氧化,如若温度过低,则会具有不高的催化剂活性。有研究用硫酸对沥青基活性炭纤维实施处理,然后针对烟道气当中的NOx实施带有选择性的催化还原,若气体当中的氧体积分数不足10%,那么经硫酸活化处理,能够在低温条件下,较大程度提升沥青基活性炭纤维对NOx的催化还原活性。有报道基于活性碳纤维,负载H2SO4或α-FeOOH。实施氧化改性,最终显著提升了材料对诸如NO等无机气体的相应吸附。
3 机动车尾气的净化
针对机动车尾气来讲,NOx、CO及各种烃类为主要有害成分,这些有害气体除了危害到人类的健康之外,还会造成城市光化学烟雾与酸雨,对生态环境造成严重影响。所以,需对汽车尾气净化技术开展深层次研究与改进,这是环保催化剂研究的重点所在。
有学者指出,运用硝酸来处理具有较大比面积的活性碳纤维,并分别在柴油机、汽油机展开实验,取得较好效果。另有学者运用担载金属离子Cu2+与K+的方式,对ACF进行改性,经柴油机台架试验得知,运用低硫柴油,改性ACF相比于ACF,在对NOx催化转化率方面,明显好于后者。
4 室内空气的净化
装饰材料所散发出的诸如苯类、醛类等物质是室内空气当中的主要污染物;人体会散发刺激性气体,如羧酸、氨等;吸烟时,会形成诸多臭味成份,如硫化氢、乙醛、尼古丁、氨气及氰化氢等;在烹调油烟气当中,则有醇、酯、烯烃、醛、烷烃脂肪酸等。尽管室内空气具有相对较低的污染物浓度,但由于长期居住室内,其危害仍需重视。室内污染物有着复杂的成分,且浓度低,无法运用常规吸附材料实施吸附清除。所以,部分学者运用活性碳纤维所持有的优良吸附性能及优异的结构特点,经改性,净化室内空气当中的一些污染物 。 有研究分别运用H2O2、NH3-NH4Cl、HNO3等活性碳表面改性,经动态吸附实验得知,运用H2O2实施改性之后,具有更佳的甲醛吸附效果。有学者运用铜盐与亚铁盐配方,对ACF施加处理,就其对氨类小分子量相应有害气体的吸附进行研究,最终得知,经改性之后的ACF,吸附净化性能较好。
5 结语
当前,我国与ACF相关的改性研究较多,但在环保方面的改性ACF现实应用却不多。究其原因,一为ACF成本高,二为ACF表面结构可变性较高,环境污染物所持有的复杂特性,使得ACF诸多相关于表面性质的问题仍不清楚。所以,采取行之有效的
改性手段,获取所需的表面官能团,另对活性碳纤维相应表面官能团和污染物质之间所存在的反应机理进行深入探究,是今后研究的重心。此外,随着ACF生产成本的持续降低,有利于其在环保领域的应用。
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