活性炭纤维治理大气污染的性能及机理研究

活性炭纤维治理大气污染的性能及机理研究

摘  要：随着我国工业化进程不断提高，可持续发展理念被广泛关注，尤其是针对工业废气排放方面的技术成为了很多科研单位研究的对象。治理大气污染最为优良的材料为活性炭纤维，它对二氧化硫和含有硝酸根离子的气体有着很强的吸附力，本文通过对活性炭纤维的使用性能和机理进行分析，望广大同行给予指导

关键词：脱附；活性炭纤维；反应

工业化的发展造成了剧烈的能源消耗，同时对大气的污染也十分严重，近些年来可持续发展理念的提出使针对大气污染的治理倍受关注。我国工业排放的废气主要以二氧化氮、二氧化硫、硝酸根离子气体为主，这些气体排放到大气中或会形成酸雨、硫化雾霾等现象。目前我国处理大气污染主要采取活性炭纤维技术，这是一种新型的吸附性纤维材料，它具有表面织孔纤维吸附力强，吸附量大、再生容易等特点。所以我国开展了针对活性炭纤维技术的大范围研究。

    一．活性炭纤维的制备方法及性能

    活性炭纤维起源于上世纪60年代，它的前身来自高性能碳纤维，并且由高性能碳纤维像粘胶基活性炭纤维、酚醛活性炭纤维的方向发展，形成了今天的活性炭纤维。在活性炭纤维发展的历程中，诞生了粘胶基、酚醛基、聚酰亚胺基等多种类型的活性炭纤维，这也使活性炭纤维的用途更加广泛。

    活性炭纤维的生产原料主要由聚丙烯腈纤维、酚醛纤维、沥青纤维、聚乙烯醇纤维、粘胶纤维等人工纤维和天然纤维进行混合形成，不同活性炭纤维在应用上存在较大的差异，所以针对大气污染要使用正确的活性炭纤维，活性炭纤维最大特点在于吸附力强，它的最大吸附能力能够达到1000~1500m²/g,甚至2000m²/g以上，同时它的表面积很大，能够很好的完成吸脱，不容易被粉化出现二次污染，其物理性能能够适合大多数环境和温度下的压力，并且节能性很强。在化学性方面，能够在酸碱环境下使用，并且十分稳定，可以进行多次循环使用，其使用后材料可以被土壤进行降解，不会对环境造成污染。对于低浓度气体的吸附能力更是优秀，这也使活性炭纤维成为了治理大气污染最为有效的法宝。

    二．活性炭纤维的使用应用机理

    活性炭纤维能够对二氧化氮、二氧化硫、硝酸根离子气体进行有效的脱除，所以在我国的环境保护治理中被广泛的使用。以二氧化硫为例，活性炭纤维在氧气和蒸汽环境下能够完成对于二氧化硫的氧化脱硫。首先它对气体物质进行化学重组，使二氧化硫与水蒸汽反应变为硫酸，在使用洗涤的方法使硫被脱附出来，这种方法在于使用二氧化硫转变为三氧化硫，使二氧化硫被很快氧化。这种反应方法使水具备了双重作用，在水和二氧化硫反应生成三氧化硫和水合硫酸，这使活性炭纤维在去除 性上更加快速，整个去除过程如下：二氧化硫和水的吸附→二氧化硫氧化形成吸附的三氧化硫→三氧化硫的水合形成与硫酸,这一过程完成后可以通过水合的形式被洗脱，并且使活性炭纤维能够完成连续的吸附。这种反应机理需要二氧化硫被界定为能和气体、水蒸汽反应的物质，二氧化硫在转化的过程中水合硫酸最先被吸附，可以直接完成活性炭纤维表面全覆盖，这样就为水稀释水合硫酸提供了空位，使硫物质被近一步的脱附。在实际工业应用中我们发现，当废气中水的浓度越大，二氧化硫被转换的就越彻底，这也就证明，水量和二氧化硫转换有着直接的关系。同时水也是活性炭纤维进行脱附的必备物质之一，有研究发现如果二氧化硫被水催化后，在经过活性炭纤维，就不需要进行更换，可以完成活性炭纤维的自行再生，同时对二氧化硫的去处能力将会得到更加显著的提高。并且这种研究直接被应用到室内的二氧化硫去除中。二氧化硫是室内装修过程中生成的主要有害气体之一，在去除这种物质使，需要保证室内的一定湿度，然后在使用空气过滤设备，可以达到事半功倍的效果。

    三．活性炭纤维对多种物质的去除率

    有研究表明通过氟氧化物处理的活性炭纤维去除氨离子的效果十分有效。随着表面处理时间的延长,活性炭纤维的比表面积与微孔体积稍微有所减少。然而,氟氧化物处理的活性炭纤维使得活性炭纤维表面含氟和氧的极性官能团如C-F、C-O、COOH等增加,从而提高了活性炭纤维对氨的去除率。

    使用活性炭纤维可以提高对苯废气的吸附率和活性炭纤维自身的再生。当活性炭纤维吸附后苯废气后，就可以与气体中的水蒸气进行反映，并且效果良好。同时在活性炭纤维过滤苯废气后可以直接通过过滤尘粒的同时吸附气体苯，结果表明,50%活性炭纤维对甲苯废气有良好的吸附性能,并且对废气中的尘粒有较好的过滤效果。活性炭纤维对挥发性有机化合物的去除。活性炭纤维对挥发性有机污染物有较好的吸附性能,而且可再生。在实验条件下,对活性炭纤维样品重复吸附和脱附,其吸附性能无明显降低。使用活性炭纤维吸附氯仿废气的研究中。活性炭纤维对氯仿有良好的吸附性,活性炭纤维再生后仍保持良好的吸附性能。使用活性炭纤维对氙吸附性能的研究。在活性炭纤维上负载适量的贵金属,可以显著提高活性炭纤维对氙的吸附性能。就目前看来活性炭纤维能够具备十分优良的脱硫脱氮性能所以在工业中可以广泛的应用到治理大气污染，以适应我国工业发展和环境保护的需要。

    结束语

    活性炭纤维凭借良好的吸附作用已经在很多领域被广泛应用，小到家庭冰箱去味，大到治理大气污染，目前我国活性炭纤维技术十分成熟，已经形成了产业化生产，并且在工业上被广泛应用。但针对大气污染的质量还存在一定的漏洞，这是因为大气污染的控制性十分困难，需要对活性炭纤维进行技术上的改进，所以针对活性炭纤维科技研究就显得十分重要，新型的活性炭纤维已经从纤维的种类、来源、活化机制等方面进行提高，并且提高了活性炭纤维的使用次数、活化机制、吸附效率等，随着活性炭纤维技术的研究，我国在大气治理方面将会得到更大的提高，使我们的天空更加的蓝，空气更加新鲜。

    参考文献

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