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。在活性炭活化過程中形成的氧和氮官能團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)重的健康問題。特別是在封閉的空間，導(dǎo)致室內(nèi)空氣不流通時污染物的積累。由于室內(nèi)空氣污染可能會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，洗滌和高級氧化已被用于去除揮發(fā)性有機化合物甲醛。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，但是普通活性炭對甲醛等極性物質(zhì)的吸附效率不高。因此我們對活性炭進(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)計這些型號的活性炭在各種應(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。評價了通過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)相對較為分散。

吸附甲醛實驗

吸附實驗使用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小時以除去水分影響的活性炭放入鋁袋中。在吸附過程中使用培養(yǎng)箱將溫度控制在30℃以避免任何溫度依賴性。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示出了氮氣吸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，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。研究了添加胺基對介孔材料的影響，確定了添加胺基可以提高甲醛吸附。通過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，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，而活性炭-3-H 2 SO 4具有最大量的氧官能團。對甲醛的吸附性能順序為活性炭-3-NH 3 >活性炭-3-H 2 SO 4 > 活性炭。這歸因于氮和氧官能團的組合效應(yīng)和比表面積。