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活性炭纤维及其在空气净化器中的应用
作者:管理员    发布于:2016-08-15 09:05:34    文字:【】【】【

  化器产生的臭氧以及室内的二氧化碳有很好的去除效果。

  1刖目的含量,除掉各种异味,达到调控空气品质的目的。

  恚1各轴ACF和GAC的性能比较种类纤维直径,Mm比表面积,m2/g外表面积,m2/g微孔容积,mL/g平均孔径,nm抗张强度kg/mm2酚醛基ACF9111000 70年代后在活性炭基础上开发的新型炭材料,它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料,经炭化和活化制得。与粉状活性炭(PAC)、粒状活性炭(GAC)以及活性炭粒子热熔或粘附在玻璃纤维或有机纤维上的纤维活性炭(FAC)相比,活性炭纤维比表面积大,微孔丰富,孔径小而均匀,吸附量大,吸附速度快,再生容易,工艺灵活性大(可制成纱、布、毡和纸等制品),不易粉化和沉降1 目前ACF己经广泛应用在化学工业、环境保护、辐射防护、电子工业、医用、食品卫生等行业。目前广泛应用的空气净化器的出风口前多安装有活性炭纤维过滤器,带活性炭纤维的净化机能有效地去除大多数的有机污染物、氨、硫化物和放射性气体氡,经过特殊处理的活性炭纤维能够除掉静电场产生的臭氧,降低室内二氧化碳活性炭纤维的表面含有一系列活性官能团,主要是含氧官能团,如羟基、羰基、羧基、内酷基等。有的活性炭纤维还含有胺基、亚胺基以及磺酸基等官能团,活性炭纤维表面官能团对吸附作用有明显的影响13.活性炭纤维具有发达的微孔结构,对有机化合物蒸汽有较大的吸附量,对一些恶臭物质,如正丁基硫醇等吸附量比粒状活性炭大几倍至几十倍对无机气体如NO、N2、SO2、H2S、NH3、研究方向为室内空气品质以及空气品质调控机的研究。

  2活性炭纤维的结构及性能活性炭纤维的灰份低,其主要元素是碳,碳原子在活性炭纤维中以类石墨微晶的乱层堆叠形式存在,三维空间有序性较差,经活化后生成的孔隙中,90%以上为微孔,构成了活性炭纤维的大量内表面积|21.活性炭纤维具有较大的外表面积,而且大量微孔都开口在纤维表面,在吸附和解吸过程中,分子吸附的途径短,吸附质可以直接进入微孔,这为活性炭纤维的快速吸附,有效地利用微孔提供了条件。而活性炭需要经过由大孔、过渡孔构成的较长的吸附通道。活性炭纤维孔隙结构另一个特点是孔径分布狭窄,孔径比较均匀,暴露在纤维表面的大部分是2nm左右的微孔。ACF的比表面积是颗粒活性炭的数倍,可吸附处理低浓度废气或具有高活性的物质。表1是某公司生产的各种ACF的结构性能与GAC的性能比较CO、CO2及HF、SiF4等也有很好的吸附能力。对水溶液中的无机化合物、染料、苯酸等有机化合物及贵金属离子的吸附量也比粒状活性炭高,有的高5~6倍。对微生物及细菌也有良好的吸附能力,例如对大肠杆菌的吸附率可达94%~99%.表2是ACF和GAC在20*C饱和蒸汽压下对挥发性有机化合物(VOC)的吸附量|21,由于室内通常存在各种不同的有机化合物,所以在空气净化器上安装活性炭纤维可有效改善室内空气品质。

  活性炭纤维不仅吸附量大,且有吸附速度快、脱附速度快、对低浓度吸附有很好的吸附能力、吸附层薄等优点。

  表2ACF和GAC对VOC的吸附量被吸附物质(质量%)丁基硫醇二甲基硫三甲胺苯甲苯丙酮三氯乙烯苯乙烯乙醛四氯乙烯甲醛3活性炭纤维在空气净化器中的应用由于常规的通风技术达不到室内空气质量标准的要求,使用空气净化器是改善室内空气质量、创造健康舒适的办公室和住宅环境的有效方法,也是最节约能源的空气净化方法之一。

  使用特殊化学浸渍工艺制成的复合活性炭纤维能有效地去除空气中的CO、C2、苯类、臭氧等有害气体|51. 3.空气净化器的结构肺水肿。卫生防疫和环境保护部门要求室内空气净化器产生的臭氧浓度必须低于0.1mg/m3为此,通常要降低室内空气净化器的运行电压,从而也降低了净化效率|6)。所以降低及有效的除去静电场产生的臭氧是净化器推广的关键。

  我们利用所示的样机测试活性炭纤维对3的吸附分解能力。风量分别为800mVh和1200mVh室内温度18*C,相对湿度60%,开机10min后,在离出口不同距离处进行气体采样,用722分光光度计测量臭氧浓度。不用活性炭纤维时的测量结果见,表明静电场在7500V左右时产生的臭氧量大大超过了满足人体健康的规定值,采用活性炭纤维后测试的结果见表明经过活性炭纤维处理的空气,其臭氧含量低于0.1mg/m3满足室内人员的健康要求。

  经过测试,该机在800m3/h风量,开机30min时的除菌率也能达到98%,通常人们认为静电场产生的高浓度的正离子是杀菌的主要原因,认为带负电的细菌在高浓度、高能量的正离子浸润作用下,会迅速发生电解过程,细菌的细胞壁遭到严重破坏|71,但目前这一理论还没有得到证实,笔者认为电场产生的臭氧也起到了重要杀菌作用,两者如何影响杀菌的效果还需要试验研宄。但活性炭纤维是目前除去臭氧的最好方法之一。

  CO2作为室内空气清洁状况的评价指标,一般要求浓度不超过0.07%.CO2体积浓度比达到0.1%时,多数人会感觉不舒服;0%时,可出现死亡|8)。现在市场上出售的空气净化器基本上对C2没有除去能力,甚至净化器开启后,C2的含量还可能升高,是否是高压静电场或者臭氧将CO氧化成CO2还不确定。所以制造能够吸附室内C2、价格又便宜的活性炭纤维得到关注。

  3.3.1试验结果现在有一个5X5X4(m)的房间,利用人工污染的方法将室内CO2的含量从0.03%提高到0.14%,利用仪器测量CO2的体积比浓度,房间封闭,室内有吊扇促使空气流动,净化器的风量为800m3/h每隔2min测量室内CO2的含量变化,CO2通过复合活性炭纤维层的浓度变化见由可以看出该净化器对CO2有很好的净化作用,在30min内,能将封闭室内CO2的浓度降到低于室外空气中的0. 03%的浓度。

  2理论分析基于质量守恒定律,考虑上面的房间,假设CO2和室内空气能瞬间完全混合,没有送风和排风,可得到针对CO2的浓度方程式(1):CO2含量为可接受量时所需的时间见式(2):1n认为带菌粒子的直径在10"m以内,所以活性炭纤维对附着在颗粒物上的细菌同样无能为力,为了验证此观点,我们采用」YQ型采样器对浮游细菌经过活性炭纤维前后的空气分别采样1m3,经过37°C培养箱内培养48h后发现ACF对空气中浮游菌的阻挡率不到10%. 35复合活性炭纤维对其他有害气体的净化及再生很多学者研宄过活性炭纤维吸附或去除其他有害气体的能力,本文探讨的复合活性炭的第一层是普通的聚丙烯腈基活性炭纤维,所以该活性炭纤维对其他有害气体的净化作用可以借鉴这些学者的研宄成果。叙述了ACF对香烟烟雾中的34-苯骈芘有特殊吸附能力,对烟碱的吸附率也很高。文1q-的测试结果表明ACF对甲苯、氨、甲醛、二氧化硫、单氧化氮氧化物、硫化氢以及多种挥发性有机化合物(VOC)都有很好的吸附效果。

  ACF再生的条件不苛刻,它的碳含量高,因而具有导电性能,利用这一特性可直接通电再生,也可用100C以上热蒸汽或热空气快速再生,利用100C的热水处理2~3次,30min后可达到完全再生。这样可以再生几十次,从而降低了成本。

  4结论目前我国的活性炭纤维生产和开发要从下面几个方面入手:降低ACF的生产成本及价格;改进ACF的炭化活化工艺和设备,通过预处理或后处理改善ACF的表面结构和性能,研宄活性炭纤维的深加工技术使之适合应用要求;充分利用ACF优异的吸附性能,发展它对废气和废水的处理新工艺;扩展活性炭纤维的应用领域。本文涉及的活性炭纤维在净化机中的应用是一个日趋成熟的行业,由于复合活性炭纤维能够去除臭氧、二氧化碳等多种气体,所以促使静电净化机能迅速应用到民用建筑以及医院病房、手术室等,大大改善室内空气品质。但单纯利用活性炭纤维来挡尘滤菌是不行的。

脚注信息
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