中孔活性炭纖維及其復合材料以及聚苯乙烯的降解.pdf

1、隨著大量液體和固體廢物不斷的排放到環(huán)境中，環(huán)境污染問題也在日益加重，因此簡單高效的處理環(huán)境污染物的技術處于迫切需求中。
　　 由于吸附技術是應用最為方便、最為廣泛的技術之一，而活性炭纖維是新型的碳類吸附材料，因此本文集中精力與活性炭纖維的制備，改性工作。并對聚苯乙烯的降解進行了探索性的研究。
　　 為了使活性炭纖維更適合大分子污染物的去除，我們采用了廉價的聚乙烯醇纖維為原料，通過一系列預氧化、脫水、碳化和活化過程，利用靜

2、態(tài)空氣為活化氣體，制備了一系列聚乙烯醇基中孔活性炭纖維。這些中孔活性炭纖維的孔結構，比表面積和表面化學性質可以通過準確的調控活化條件得到調節(jié)。在900℃下活化120 min或在100℃C活化90 min，可以制備出中孔孔容高達66％的活性炭纖維。并且該活性炭纖維不僅對小分子的碘具有極高的吸附量，對大分子污染物亞甲基藍同樣具有很好的去除效果，它們的吸附容量分別達到了1934and709mgg-1?？變葦U散模型和準二級動力學模型的計算結果表

3、明，提高纖維的中孔孔容積，可以有效提高活性炭纖維對亞甲基藍的吸附速率，對于中孔孔容比例為66％的活性炭纖維的準二級動力學吸附速率常數與最低中孔孔容比例的活性炭纖維的吸附速率箱體，提高了6倍。
　　 對靜態(tài)空氣活化的聚乙烯醇基活性炭纖維的實際應用潛力的評估，采用快速小型固定床動態(tài)吸附實驗，并對影響該吸附過程的影響因素，填料密度，柱長，污染物濃度，以及流速進行了檢測。實驗結果表明，該靜態(tài)空氣活化的聚乙烯醇基活性炭纖維在保證沒有溝流的

4、前提下，可以允許的填料密度范圍比較寬泛。這對實際應用來說是一大優(yōu)勢。利用了BDST模型對不同柱長的吸附柱的吸附行為進行了模擬。BDST的模擬結果證明了該活性炭纖維的吸附過程中涉及到了孔內擴散及外層傳質等過程。
　　 由于活性炭纖維的成本比較高，而再生過程也需要一定的成本，而且再生的活性炭纖維的性質會出現下滑。因此，延長活性炭纖維的使用壽命是非常有必要的。而復合材料是一種好的選擇。因此，本文還研究了活性炭纖維與二氧化鈦材料的復合。

5、通過在聚乙烯醇基活性炭纖維制備程序中的中間產物一脫水纖維一上涂敷鈦溶膠，然后對后續(xù)活性炭纖維的制備步驟不做任何改變的前提下，制備出了二氧化鈦與聚乙烯醇基活性炭纖維的復合材料。SEM觀測到，該復合材料中，二氧化鈦的大小和形狀并不一致。而該復合材料的XRD圖譜揭示出，其中的二氧化鈦是銳鈦礦和金紅石型二氧化鈦的混合體；并且，通過與溶膠-凝膠法制備的單純的二氧化鈦的XRD譜圖相對比，發(fā)現，脫水纖維可以有效抑制銳鈦礦的的二氧化鈦向金紅石型二氧化鈦

6、的轉變，即便是活化溫度為1050℃，以二氧化碳活化60分鐘，依然有屬于銳鈦礦的衍射峰出現在XRD譜圖上；而單純的鈦凝膠在800℃下以二氧化碳活化60分鐘后，其XRD譜圖上已經沒有屬于銳鈦礦的衍射峰。并且，熱分析結果證明，擔載在脫水纖維上的鈦凝膠并不影響纖維在碳化過程中形成層狀石墨微晶結構。UV-Vis漫反射光譜顯示，該復合材料中的二氧化鈦可以被UV光激發(fā)產生光生電子和電子空穴。而羅丹明B的光催化降解實驗也證明了該復合材料的這一特性。值得

7、注意的是，復合材料對亞甲基藍的吸附能力要比同樣活化條件下制備的單純的活性炭纖維?。坏鋵Ψ肿映叽绫葋喖谆{大的羅丹明B的吸附能力子比同樣活化條件下制備的活性炭纖維大，這說明擔載的鈦凝膠有利于中孔乃至大孔在活化過程中發(fā)育。
　　 由于聚苯乙烯是最主要的塑料制品的原料，每年都有大量的聚苯乙烯被消費掉，同祥也有大量的聚苯乙烯廢棄制品被釋放到環(huán)境中。因為聚苯乙烯等聚合物的化學性質十分穩(wěn)定，因此處理聚苯乙烯廢棄物的簡單的、高效的方法處于比

8、較急迫的需求中。本文通過研究交聯聚苯乙烯與磺化的交聯聚苯乙烯的Fenton及光助Fenton降解反應，發(fā)現高度親水，并可以結合鐵離子的磺酸基團，對于聚合物的降解是十分必要的。該基團可以將鐵離子吸附在聚合物表面，在UV照射下，鐵光解成更高價太的，氧化能力更強的鐵氧化物，從而啟動聚合物鏈的斷裂，使之轉化被小分子鏈的、能夠溶解與水的碎片，進而是溶液中產生的羥基自由基更為有效的攻擊C-C鍵，從而實現整個聚合物的徹底礦化。這些探索實驗得到的結果，