《活性炭纤维电热再生新方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《活性炭纤维电热再生新方法.pdf（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2 8 卷第2 期 2 0 0 7 年2 月 纺织学报 J o u m a lo f7 I b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 2 F e b 2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 2 0 0 0 5 一0 3 活性炭纤维电热再生新方法 李永贵，蹇超，葛明桥 ( 江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡2 1 4 1 2 2 ) 摘要为了降低活性炭纤维( A c F ) 的使用成本，促进其推广应用，提出了一种新的再生方法。以甲醛为吸附质， 采用动态吸附法和电热脱附，研究了A c F 的吸附及电热再生
2、性能，着重分析了电热再生的影响因素。实验结果表 明：A c F 对甲醛的饱和吸附量达2 9 9 5m g ；脱附时间为5I I l i n ，再生效率达9 1 3 ；且A c F 损耗很小。本方法再生时 间短，效率高，吸附剂损失少，操作简便，是一种较为理想的再生方法。 关键词活性炭纤维；电热再生；吸附；甲醛 中图分类号：T 0 3 4 2 ；髑1 0 2文献标识码：A N e wm e t h o do fe l e c t r o t h e 珊a lr e g e n e r a t i o no na c t i V a t e dc a r b o n6 b e r L IY o n
3、g g u i ，J I A NC h a o ，G EM i n g q i a o ( 研k 6 0 m 幻可可s c 诂，黜 M z p g y 矿o 一7 t 如，埘n 厶打y0 ，E d m 如n ， 勘k m ，l g 船觇“ 蚵，阢蒯，讹n 伊“2 1 4 1 2 2 ，饥i M ) A b s 仃a c tF o rr e d u c i n gu s i n gc o s to fa c t i V a t e dc a r b o nf i b e r ( A C F )a n dp m m o t i n gi t s 印p l i c a t i o n ，an e w
4、 r e g e n e r a t i n gI n e t h o d w a sd e V e l o p e d W i t hf b m a l d e h y d ea s m e d i a ， d y n a m i ca d s o r p t i o na n de l e c t I D t h e 珊a l d e s o 叩t i o nw e r eu s e dt oi n V e s t i g a t et h ee l e c t m t h e 珊a lr e g e n e r a t i o nb e h a v i o ro fA C Fw i t
5、he m p h a s i so nf a c t o r s i n n u e n c i n ge l e c t m t h e 册a lr e g e n e r a t i o n o fA C F T h ee x p e r i m e n tr e s u l t sr e v e a l e dt h a tt h es a t u r a t i o nv a l u eo f a d s o r p t i o no ff o 瑚a l d e h y d eo nA C Fw a dw a s2 9 9 5m g g ，t h et i m eo fe l e c
6、t r o t h e 硼a lr e g e n e m t i o nw a s5m i n ， t h ee 佑c i e n c yo fe l e c t m t h e 珊a 1r e g e n e m t i o nw a s91 3 ，a n dt h el o s s “A C Fw a ss m a l l I tw a sp m v e dt h a t e l e c t r o t h e m a lr e g e n e r a t i o no fA C Fw a sar e l a t i v e l yi d e 甜m e t h o dc h a m c
7、t e r i z e db ys h o r tr e g e n e r a t i o nt i m e ，h i g h r e g e n e r a t i o ne m c i e n c y ，l i t d el o s so fa d s o r b e n ta n de a s yo p e r a t i o n K e yw o r d _ s a c t i v a t e dc a r b o nf i b e r ；e l e c t r o - t h e 瑚a 1r e g e n e r a t i o n ；a d s o 叩t i o n ；f o
8、H n a l d e h y d e 活性炭纤维( A C F ) 是一种新型高效活性吸附材 料，但由于产品价格高，对其应用领域研究的不够， 在一定程度上影响了其实际应用。因此，如何降低 生产和使用成本，提高A c F 性价比已成为该领域一 项重要课题。 A c F 对甲醛具有良好的吸附性能。，但其在清 除室内空气中甲醛的实际应用甚少。通过改进A c F 的再生方法，提高其再生效果，延长使用寿命，弥补 价格缺陷是一条行之有效的途径2 。生物再生和光 催化再生技术在国内已成为一个研究热点矗。，而 电热再生技术也引起国外学者的关注旧。1 “。 本文以甲醛为吸附质，采用动态吸附和电热再 生法，研究
9、了A C F 的电热再生性能。 1 实验 1 1材料 粘胶基A C F 毡( R A c F ) 由南通永通活性炭纤维 公司提供，比表面积l5 0 0m 2 g ，孔容积0 8 1 2m L g ，平均孔径1 7 2 0n m 。 1 2A C F 对甲醛吸附能力测试 A C F 对甲醛吸附能力的测试采用动态吸附法， 吸附测试装置如图l 所示。压缩空气经过滤器1 、 缓冲器2 和流量计3 进入发生瓶4 ，带出甲醛蒸汽， 进入吸附管5 ，在吸附管中，含有甲醛的混合气通过 A c F 毡，甲醛被A c F 吸附，从吸附管流出的气体通 收稿日期：2 0 0 6 0 4 2 5修回日期：2 0 0 6
10、 1 1 1 0 作者简介：李永贵( 1 9 7 2 一) ，男，讲师，博士生。主要研究领域为新型纤维材料的开发与应用。E 一啪i l ：l y g w x j d s i n a c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 6 纺织学报第2 8 卷 入吸收瓶6 ，残留的甲醛溶解于水中。当A C F 达到 吸附饱和状态( 时间2h ) ，用吸附甲醛的质量与A c F 毡质量之比( n g ，g ) 表示A c F 对甲醛的吸附能力。 气 1 一
11、过滤器；2 一缓冲器；3 一流量计；4 一甲醛发生瓶； 5 一吸附管；6 一尾气过滤瓶；7 一分配管 图lA c F 对甲醛吸附能力测定装置示意图 F i g 1E x p e r i m e n t a ls e t u pf o rt 1 1 ea d s o r p t i o no f f o 珊a l d e h y d eo nA C F 1 3 碘量法测定甲醛含量 将吸附饱和或再生后的A c F 从吸附管或再生 装置中取出，浸泡于纯水中。参照G B T1 7 6 5 7 1 9 9 9 ，采用碘量法测定浸有A c F 的水溶液及发生瓶 中甲醛溶液和吸收液中的甲醛浓度。计算出A c
12、 F 吸附或脱附甲醛的量。 1 4A C F 的电热再生方法 将吸附饱和的A c F 从吸附管中取出，夹持在 图2 所示的电热再生实验装置中，在A C F 毡两端接 2 8v 电压，使A c F 通电发热，使吸附的甲醛蒸发出 来，从而对吸附饱和的A c F 进行再生。 l 一电极；2 一金属夹；3 一封闭箱； 4 一电源；5 一万用表；6 一开关；7 一A C F 图2 电热再生实验装置 F i g 2E x p e r i m e n t a ls e t u pf o rt h ee l e c t m t h e m a lr e g e n e m t i o n 2 结果与讨论 2
13、1A C F 对甲醛的吸附性能 当气流速度为( 2 0 0 1 0 ) m L I I l i n ，甲醛质量浓 度为1 2 5g ，m 3 时，测得A c F 对甲醛的吸附量如图3 所示。在0 6 0m i n 范围内A c F 对甲醛的吸附量迅 速增加，6 0 1 2 0I Y l i n 范围内吸附逐步减缓，吸附达 到饱和的时间约为2h 。经测定，吸附饱和量为 2 9 9 5m g g 。 f 器 星 删 莲 督 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 O 01 53 04 56 07 59 01 0 51 2 0 1 3 5 时问m i n 图3A c F 对甲醛的动态吸附曲线
14、 F i g 3D y n a m i ca d s o r p t i o nc u n ，eo ff o r n l a l d e h y d eo nA C F 由于A C F 的微孔直径为1 7 2 0n m ，属微孑L 型 吸附剂。根据D u b i n i n 从吸附势观点出发提出的微 孔填充理论：在具有与吸附质分子大小相当的微孔 内，由于微孔孔壁势能场的叠加，极大提高了固体表 面与吸附质分子的作用能，从而在极低压力下就可 有很大的吸附量，直至将微孔全部填满，呈现出微孔 吸附特征。A c F 比表面积大、孔径分布窄、有效吸附 孔多、吸脱行程短是其吸附容量大、吸附速度快的主 要原因
15、之一。 2 2A C F 电热再生 2 2 1A C F 的电热再生次数 在A C F 吸附甲醛达到饱和之后，按1 4 所述方 法直接对其通电再生，结果如图4 所示。 ， k 由 鲁 ￥ 删 莲 督 Ol234567891 0l l 再生次数，次 图4 再生次数与吸附饱和量的关系 F i g 4 R e l a t i o nb e t w e e na d s o r p t i o ns a t u r a t i o n a c c o u n ta n dr e g e n e r a t i o nt i m e s 从图4 可看出，每次再生后A C F 对甲醛吸附饱 和量都有所增加
16、，但多次再生后吸附量逐渐趋于稳 定。这可能是在再生过程中，A c F 表面温度上升快， 易与空气中的氧气发生氧化作用，生成一些含氧官 能团，获得酸性表面，具有亲水性，可增加对极性物 质的吸附，且醛分子中的羰基有极性。此时，A c F 对 甲醛的吸附作用部分是化学吸附，甲醛与A C F 表面 的含氧官能团以某种键相结合，对甲醛有较强的吸 伽栅 姗姗珊瑚 啪如o 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第2 期李永贵等：活性炭纤维电热再生新方法 7 附力，但这
17、并不意味着A c F 反复通电再生后对甲醛 的吸附量会不断地呈增加趋势，A c F 可以永远地使 用下去。因为再生过程中的氧化作用会损耗A c F ， 使其质量在反复再生过程中逐渐减少，对甲醛的吸 附量也越来越少。再生过程中，A c F 物理化学结构 的变化、吸附甲醛机制、再生对A C F 吸附能力的影 响及再生气体成分有待于进一步深入研究。 2 2 2A C F 的电热再生效率 按1 4 所述方法对吸附甲醛达到饱和的A c F 进行电热再生，使大部分被吸附甲醛脱附。然后测 出A c F 中剩余甲醛的量，用通电后解吸的甲醛量与 最初的饱和吸附量之比来表示A c F 的再生效率。 实验结果如图5
18、 所示。可见A c F 脱附时间短，在 5m i n 时再生效率就可达9 1 3 ，此后，脱附速度减 缓，但再生效率很难达到9 5 。究其原因，当A c F 吸附的甲醛含量很少时，根据平衡理论，脱附和吸附 并存，处于平衡状态，解吸率不可能达到1 0 0 。在 生产实践中，再生效率达到9 0 以上就可以继续循 环使用。 摹 褂 籁 督 琏 图5A C F 电热再生效率 F i g 5 E l e c t r o - t h e m a lr e g e n e r a t i o ne m c i e n c yo fA C F A c F 外表面的微孔多，吸附质到达吸附位的扩 散路径较活性炭短
19、，容易吸附和脱附，因此，A C F 吸 脱速度快，效率高1 。 3结论 1 ) A c F 对甲醛有优异的吸附能力，吸附达到饱 和的时间为21 1 ，饱和吸附量为2 9 9 5m g g 。 2 ) A c F 电热再生甲醛5m i n 时再生效率已达 9 1 3 ，再生时间短，效率高，且A c F 损耗小。 A c F 电热再生是一种有效的再生方法，使用方 便，有望应用于各种空气清新机和空调等，用于治理 室内环境空气污染。髓 参考文献： 1 荣海琴，郑经堂改性P A N A c F 对甲醛吸附性能的 初步研究 J 新型炭材料，2 0 0 l ，1 6 ( 1 ) ：4 4 4 8 2 李永贵
20、，赵苗，梁继选活性碳纤维国内研究应用开 发进展 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 6 ) ：1 0 0 一1 0 3 3 何振坤，王绍堂炭纤维生物膜的形成机制一炭纤 维表面特性对微生物活性与增殖的影响 J 新型炭 材料，2 0 0 3 ，1 8 ( 1 ) ：4 3 4 7 4 李秋瑜，刘亚菲，胡中华，等用生物活性炭纤维新 技术去除水中有机污染物 J 炭素技术，2 0 0 5 ，2 4 ( 1 ) ：1 6 2 0 5 Y u a nR u s h e n g ，z h e n gJ i n g t a n g ， G u a nR o n g b o ，e ta 1 I m m o
21、 b i l i z a t i o no fT i 0 2o n m i c r o p o r o u sa c t i v a t e dc a r b o n f i b e r s a n dt h e i 。 p h o t o d e g r a d a t i o np e I f 0 珊a n c e f b r p h e n o l J 新型炭材料，2 0 0 5 ，2 0 ( 1 ) ：4 5 5 0 6 黄正宏，许德平，康飞宇，等炭与T i 0 ：光催化剂的 复合及协同作用研究进展 J 新型炭材料，2 0 0 4 ，1 9 ( 3 ) ：2 2 9 2 3 8 7 F
22、 uP i n g f e n g ，L u a nY o n g ，D a ix u e g a n g P r e p a r a t i o no fT i 0 2 p h o t o c a t a l y s ta n c h o r e d o na c t i v a t e dc a r b o n6 b e I sa n di t s p h o t o d e g r a d a t j o no fm e t h y l e n eb l u e J j c h i n aP a r 七i c u o l o g y ： E n g l i s h ，2 0 0 4 ，2
23、 ( 2 ) ：7 6 8 0 8 徐昌曦，曾凡龙，黄永秋，等光催化再生粘胶基活 性炭纤维研究 J 合成纤维工业，2 0 0 3 ，2 6 ( 6 ) ：2 4 2 6 9 D o m b I D w s k iK a t h e r i n eD ，L t h m a n nc h r i s t o p h e rMB ，A s c E M ，e ta 1 0 r g a n i cv a p o rr e c o v 。r ya n de n e r g ye m c i e n c y d u 打“ge l e c t r i cr e g e n e r a t i o no fa
24、na c t i v a t e dc a r b o n “b e rc l o t h a d s o r b e r J J o u m a lo fE n v i m n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，2 0 0 4 ， 1 3 0 ( 3 ) ：2 6 8 2 7 5 1 0 S u b r e n a tA ，kc l o i r e cP A d s o r p t i o no m oa e t i v a t e dc a r b o n c l o t h sa n de l e c t r o t h e m a l r e g e
25、n e r a t i o n ： i t 8 p o t e n t i a l i n d u s t r i a l a p p l i c a “o n slJJ J o u m a l o fE n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ，2 0 0 4 ，1 3 0 ( 3 ) ：2 4 9 2 5 7 1lJ s u l l i v a nP a t r i c kD ，R o o dM a r kJ ，A s c EM ，e ta 1 c a p t u r e o fo r g a n i c v a p o r s u s
26、i “ga d s 0 1 I p t i o na n de l e c t r o t h e m l a l r 。g e n e r a 【i o l llJj J o u r n a lo fE n v i r o n n l e n t a lE n g i n e e r i “g ， 2 0 0 4 ，1 3 0 ( 3 ) ：2 5 8 2 6 7 1 2 贺福，王茂章碳纤维及其复合材料 M 北京：科 学出版社，1 9 9 7 ：1 1 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark