活性炭纤维光催化改性研究

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1、摘要活性炭纤维(ActivatedCarbonFiber，ACF)具有优良的吸附性能、再生性能和操作性能，但ACF对大分子、高沸点吸附质的脱附再生能力很差。本课题正是从解决ACF对大分子、高沸点吸附质的再生难题入手，提高ACF的使用性能。我们将光催化氧化技术与ACF结合，采用光催化氧化方式将吸附在ACF上的大分子吸附质氧化分解，从而达到ACF再生的目的。我们尝试了两种方法将光催化氧化技术与ACF结合：(1)采用溶胶．凝胶法，以钛酸四丁酯为前驱物在粘胶基活性炭纤维jViscose—basedactivatedcarbonfiber，VACF)表面直接制备了锐钛矿相的二氧化钛。AC

2、F经这种方法改性后，拥有很好的光催化再生能力，我们以PVA和柠檬酸作为大分子吸附质进行再生试验的结果表明：负载二氧化钛的ACF能很好地进行光催化再生，并且除第一次再生后试样的比表面积有约10％的下降外，以后再生其比表面积基本能长期保持稳定。在获得良好的光催化再生能力的同时，能基本保持原有的吸附能力。结合电子显微镜照片和试样等温吸附线的分析，我们还讨论了二氧化钛在ACF中的形态，推测了二氧化钛在ACF表面是以球缺的形式存．．(2)延长ACF的单次使用寿命，即增加ACF单次使用时间，从而减少ACF的再生频率，也可以提高ACF的使用性能。同时，考虑到直接在ACF上负载Ti02会对AC

3、F的性能造成一定的影响，我们用溶胶一凝胶法在玻璃纤维布上制备了Ti02薄膜，并将此玻璃纤维布与ACF毡复合．得到了以负载Ti02的玻璃纤维布为外层的夹心状复合光催化吸附材料。并用亚甲基蓝溶液模拟大分子有机废水，对此光催化吸附材料的去除有机物的能力做了测试。结果表明：该光催化吸附材料对有机物的消除效果大大优于单独使用ACF或Ti02，这是由于ACF的吸附促进了Ti02的光催化反应活性，而光催化氧化使吸附质大量的分解，减少了吸附质在ACF上的吸附，使ACF的使用寿命大为延长。通过两种方案的实验，我们认为在ACF上直接负载Ti02在基本保持原有吸附能力的同时，使ACF具有良好的光催化

4、再生能力，对大分子、高沸点吸附质有很好的再生能力。采用负载Ti02的玻璃纤维布复合ACF可以在ACF吸附同时分解掉大部分有机物，从而提高ACF的使用寿命。两种方案的出发点不同，但对ACF性能的提高都有显明的效果。关键词：活性炭纤维：光催化；改性；再生；二氧化钛；吸附2TheStudyofModificationofACFbyPhotocatalysisAbstractActivatedcarbonfiber(ACF)isanexcellentadsorbentwithtremendousadsorptivecapacity,rapidregenerationprocessand

5、facilityofoperation．However,ACFhasweakregenerationabilityformacromolecularsubstanceormghboilingpointsubstance．InmanycasestheadsorptiveenvironmentcontainsthesedifficultlyregeneratingsubstanceswhichwouldaccumulateonthesurfaceofACFandblocktheentranceofthemicropore．Thus，ACFmaylossitsadsorptiveca

6、pacityforanysubstance．Moreover,ACFisexpensive，onlyrepetitiveusecouldimproveitscostperformanceandincreaseitscompetitivepowerinmarket．OurobjectiveistoimprovetheregenerationabilityofACFformacromolecularorhJ【ghboilingpointsubstances．Photocatalyticoxidizationtechnologyhasbeenintroducedtoremovethe

7、substancesadsorbedonthesurfaceofACF．Becausethephotocatalyticoxidizationnotonlyhaswide—rangingappliedsubstancesbutalsocandegradecompoundsrapidlyandthoroughlyWedevelopedtwotypesofphotocatylyticACFadsorbentbycombiningtheTi02photocalystviasol-gelmethod