活性炭可以去除室內(nèi)的甲醛嗎？

活性炭去除室內(nèi)甲醛，在室內(nèi)空氣污染研究中，去除低濃度甲醛是重要的。本研究中使用大比表面積的活性炭吸附低濃度室內(nèi)甲醛。使用納米復(fù)制方法合成活性炭材料。在活性炭活化過(guò)程中形成的氧和氮官能團(tuán)以及比表面積和孔結(jié)構(gòu)上研究了吸附性能的差異。

目前，人們室內(nèi)日常生活的80%以上是由于室內(nèi)空氣污染而造成嚴(yán)重的健康問(wèn)題。特別是在封閉的空間，導(dǎo)致室內(nèi)空氣不流通時(shí)污染物的積累。由于室內(nèi)空氣污染可能會(huì)造成咽喉和鼻腔疼痛，頭痛，惡心，嘔吐等如果需要提高生活質(zhì)量的話，必須得解決室內(nèi)污染問(wèn)題。甲醛是室內(nèi)家具涂料和地板材料散發(fā)出的具有代表性的室內(nèi)污染物。因此，去除甲醛的技術(shù)是非常重要的。

目前有那些能去除甲醛的技術(shù)：活性炭吸附，洗滌和高級(jí)氧化已被用于去除揮發(fā)性有機(jī)化合物甲醛。特別是使用活性炭吸附是一種廣泛用于去除甲醛的方法。盡管活性炭的吸附性能優(yōu)異，但是普通活性炭對(duì)甲醛等極性物質(zhì)的吸附效率不高。因此我們對(duì)活性炭進(jìn)行多方面的研究使其成為更有效的甲醛吸附劑。

最近，合成和有序中孔活性炭的應(yīng)用程序與多種結(jié)構(gòu)，例如，納米符合活性炭材料(CMK-3),由于孔徑均勻，比表面積大，孔體積大，預(yù)計(jì)這些型號(hào)的活性炭在各種應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。這些材料被認(rèn)為具有用于應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如多相催化和化學(xué)。具體而言，基于新型活性炭的易于合成和低成本，不僅可用作吸附劑，而且可用作催化劑基質(zhì)。在本研究中，活性炭(CMK-3)首次應(yīng)用于甲醛的吸附。評(píng)價(jià)了通過(guò)一系列活化改性活性炭的表面以改善甲醛去除效率的效果。

活性炭的表征

圖1、示出了活性炭，活性炭-3-H的XRD圖案2 SO 4，和活性炭-3-NH 3。XRD結(jié)果表明，活性炭-3和活性炭-3-H 2 SO 4具有典型的二維六方結(jié)構(gòu)，而活性炭-NH 3的有序介觀結(jié)構(gòu)相對(duì)較為分散。

吸附甲醛實(shí)驗(yàn)

吸附實(shí)驗(yàn)使用100-ppm甲醛，N 2氣清洗10L鋁袋(防止日光氧化)，并用真空泵清空。在將甲醛引入袋中后，加入N 2氣體以將甲醛濃度調(diào)節(jié)至1ppm。隨后，將0.07g已經(jīng)在保持在100℃的烘箱中預(yù)先干燥24小時(shí)以除去水分影響的活性炭放入鋁袋中。在吸附過(guò)程中使用培養(yǎng)箱將溫度控制在30℃以避免任何溫度依賴(lài)性。將樣品袋在振蕩培養(yǎng)箱中攪拌以促進(jìn)氣固混合。使用甲醛分析儀在0,10,40和80分鐘測(cè)量吸附的甲醛的量。

圖2、活性炭，活性炭-3-H 2 SO 4和活性炭-3-NH 3樣品的XRD圖譜：(a)低角度和(b)高角度XRD圖譜。

表1列出了本研究中使用的活性炭的物理性質(zhì)。活性炭-3的比表面積為1178m 2 / g。經(jīng)硫酸處理后比表面積略有下降至1,002m 2 / g，經(jīng)氨處理后比表面積大幅度上升至1663m 2 / g。圖2示出了氮?dú)馕�附等溫線和孔碳的孔隙大小分布。圖2a示出了用于活性炭-3，活性炭-3-H的氮吸附等溫線2 SO 4，和活性炭-3-NH 3。所有樣品在0.5 的相對(duì)壓力(P / P 0)下都顯示典型的介孔材料的IV型等溫線。表表11表明，CMK-3具有的3.8納米的孔徑中孔。用硫酸處理后維持這些中孔。當(dāng)活性炭-3用氨處理時(shí)，平均孔徑減小到3.1nm。氨處理是高溫(900℃)工藝，其產(chǎn)生微孔，引起表面積的大量增加和平均孔徑的減小。另一方面，大部分介孔活性炭-3在氨處理后保持。

表1、各種活性炭材料的物理化學(xué)特性

活性炭-3-NH 3表現(xiàn)出最高的甲醛吸附性能。研究了添加胺基對(duì)介孔材料的影響，確定了添加胺基可以提高甲醛吸附。通過(guò)引入胺基獲得的活性炭材料的改進(jìn)的甲醛吸附性能。他們認(rèn)為，甲醛和氨之間的相互作用有助于提高吸附性。因此，本研究中觀察到的改善的甲醛吸附性能歸因于氨處理導(dǎo)致的氮官能團(tuán)增加。由于微孔形成導(dǎo)致的比表面積的增加也可能有助于提高吸附性。

活性炭具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，孔徑大，孔體積大的特點(diǎn)，適用于甲醛的吸附。活性炭-H 2 SO 4和活性炭-NH 3也分別通過(guò)硫酸和氨處理而獲得。另一方面，活性炭-3-NH 3具有最大的比表面積和孔體積。XPS表明只有活性炭-3-NH 3具有氮官能團(tuán)，而活性炭-3-H 2 SO 4具有最大量的氧官能團(tuán)。對(duì)甲醛的吸附性能順序?yàn)榛钚蕴?3-NH 3 >活性炭-3-H 2 SO 4 > 活性炭。這歸因于氮和氧官能團(tuán)的組合效應(yīng)和比表面積。