活性炭吸附去除甲醛簡(jiǎn)述

　　甲醛是一種常見的室內(nèi)污染物，來自各種裝修材料，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響。為了去除室內(nèi)空氣中的甲醛，活性炭已被用于吸附室內(nèi)空氣中的甲醛，由于其低運(yùn)營(yíng)成本，這在商業(yè)上是可行的。并且活性炭還具有高表面積而具有高吸附親和力，還可以通過表面改性而變得多樣化。對(duì)傳統(tǒng)吸附劑，特別是活性炭的改性，被認(rèn)為可以在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)有效的甲醛去除。本次研究通過胺化對(duì)活性炭進(jìn)行表面改性以吸附去除室內(nèi)空氣中的甲醛。

　　交流表面化學(xué)改性的方法

　　通常，活性炭會(huì)表現(xiàn)出良好的吸附性能和機(jī)械穩(wěn)定性。除了表面積和孔特性等物理性質(zhì)外，用于活性炭表面改性的表面官能團(tuán)對(duì)活性炭的吸附能力也起著重要作用。當(dāng)我們考慮甲醛在活性炭表面上的直接吸附時(shí)，活性炭的疏水表面是不利的。然而，活性炭的表面改性可以使活性炭有效地吸附親水性脂肪酸。因此，可以通過表面改性來增強(qiáng)活性炭的吸附性能，這可以通過三種方式來實(shí)現(xiàn)：酸或堿處理、親水化學(xué)品浸漬和接枝與活性炭表面連接的親水官能團(tuán)。

　　考慮到第一種選擇，在活性炭表面上支撐酸性或堿性官能團(tuán)的改性已被廣泛評(píng)估。通常，活性炭的表面化學(xué)取決于其表面官能團(tuán)中O、N、S和H的存在。支持硫或鹵素改性的球型活性炭比原始活性炭具有更好的吸附能力的證據(jù)。當(dāng)我們考慮有效去除甲醛時(shí)，Brønsted酸性或堿性位點(diǎn)的氧官能團(tuán)以及含氮官能團(tuán)可能是甲醛吸附的最重要位點(diǎn)。Langmuir模型的吸附等溫線也支持這一點(diǎn)，該模型被發(fā)現(xiàn)適用于表面改性活性炭上的甲醛吸附。因此，修飾活性炭的表面官能團(tuán)是設(shè)計(jì)表面化學(xué)的關(guān)鍵策略。

　　圖1：活性炭表面浸漬苯胺的概念圖。

　　考慮第二種選擇，可以在存在氮源(例如NH3、HNO3等)的情況下通過熱處理在活性炭框架中引入含氮官能團(tuán)作為摻雜劑。此處使用的術(shù)語摻雜劑是指浸漬到活性炭表面結(jié)構(gòu)中并形成物理鍵的活性化學(xué)物質(zhì)：范德華鍵和氫鍵。圖1顯示了苯胺在活性炭表面結(jié)構(gòu)中的概念浸漬。在其他地方可以看到類似的概念圖。苯胺和活性炭表面之間的這些物理鍵可能比化學(xué)鍵弱得多，但這些鍵仍然足以將摻雜劑保持在活性炭表面結(jié)構(gòu)內(nèi)，而不會(huì)在吸附過程中分離。摻雜劑安全地位于具有基本特性和表面極性(π-電子)的交流表面結(jié)構(gòu)內(nèi)。其他含氮官能團(tuán)包括-NH2、-NH、-C=N和-CN。值得注意的是，-NH2(胺官能團(tuán))歸因于通過共價(jià)鍵的胺-醛共軛，并顯示出增強(qiáng)的甲醛吸附能力。這種含氮官能團(tuán)對(duì)吸附劑上的水分子具有很強(qiáng)的親和力。此外，氧化和硫化可以通過增加官能團(tuán)(如-OH、-COOH、-C=O、-CO、-CS、-C=S和-S=O)來成功改性活性炭表面。通過活性炭胺化去除甲醛的機(jī)制概念如圖2所示。

　　圖2：胺類在活性炭上對(duì)甲醛的作用機(jī)制。

　　活性炭吸附甲醛的工業(yè)應(yīng)用

　　活性炭的多樣化商業(yè)化促使人們對(duì)目前在活性炭表面改性方面去除甲醛的技術(shù)進(jìn)行了審查。在這些修飾中，胺化被廣泛用于去除低濃度的甲醛。常規(guī)方法是通過將胺官能團(tuán)浸漬和/或接枝到活性炭表面上來實(shí)現(xiàn)胺化。胺官能團(tuán)參與甲醛的吸附。在嫁接的情況下，胺官能團(tuán)與活性炭表面的固有官能團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)鍵。在此，羧基作為活性炭表面的代表性官能團(tuán)，用于演示與各種胺類化學(xué)品的胺化反應(yīng)。在考慮活性炭的商業(yè)應(yīng)用時(shí)，必須考慮有毒化學(xué)品的結(jié)果。特別是，胺化反應(yīng)是由有毒的胺化合物引起的。因此，毒性較小的胺源是必要的并且被推薦。我們根據(jù)毒性/無毒性對(duì)胺源進(jìn)行分類(特別是，胺化反應(yīng)是由有毒的胺化合物引起的。因此，毒性較小的胺源是必要的并且被推薦。我們根據(jù)毒性/無毒性對(duì)胺源進(jìn)行分類，特別是，胺化反應(yīng)是由有毒的胺化合物引起的。因此，毒性較小的胺源是必要的并且被推薦。我們根據(jù)毒性/無毒性對(duì)胺源進(jìn)行分類。此外，交流電在工業(yè)中的應(yīng)用一直受到安全工作環(huán)境的限制。代表性問題包括粉塵(爆炸)和處理可行性。為了克服這些問題，需要新型交流電。例如，推薦使用具有更高抗壓強(qiáng)度和流動(dòng)性的活性炭。在這方面，也開發(fā)了一種具有高表面積、高抗壓強(qiáng)度，流動(dòng)性平均粒徑小于1mm。具有這些物理特性的活性炭有望成為傳統(tǒng)炭更安全的替代品。特別是這種珠型活性炭的應(yīng)用將有利于甲醛排放量高的行業(yè)，例如木材(家具)加工行業(yè)。此外，由于珠型活性炭的流動(dòng)性，它可以有效地用作室內(nèi)環(huán)境的凈化劑，具有加工性。這種類型的活性炭可以很容易地進(jìn)行吸附和解吸操作，從而使其可以回收利用(圖3)。

　　圖3：珠型活性炭回收過程的概念圖。

　　活性炭吸附去除甲醛簡(jiǎn)述，對(duì)于去除甲醛對(duì)于保持室內(nèi)環(huán)境中的清潔空氣很重要。在甲醛去除選項(xiàng)中，活性炭吸附因其經(jīng)濟(jì)應(yīng)用而具有吸引力。在水分存在的情況下，甲醛的吸附能力似乎很復(fù)雜。活性炭表面的水吸附和甲醛吸附之間的競(jìng)爭(zhēng)似乎是一個(gè)復(fù)雜的因素�；仡櫜�強(qiáng)調(diào)了對(duì)活性炭表面的化學(xué)改性，特別是通過在表面引入胺官能團(tuán)來提高吸附能力。通過胺化對(duì)活性炭進(jìn)行表面改性是提高去除甲醛吸附能力的重要策略。此外，還提出并討論了活性炭應(yīng)用中胺化的物理制造和安全處理選項(xiàng)。精心設(shè)計(jì)的具有高表面積、分布良好的微孔和機(jī)械硬度的活性炭可以獲得更好的性能。

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