全自动滤料过滤性能测试仪 - VDI滤料动静态过滤性能|效率测试仪_GB/T6719_ISO11057_VDI3926-1


免费热线:400-82-13149
24小时服务电话:136 7184 3966

全自动滤料过滤性能测试仪

改性活性炭口罩吸附甲醛的研究

随着房屋的装修的普及,新建住房的室内空气污染程度越来越严重。常见的室内空气污染物有甲醛、苯系物、氨气等,特别是甲醛气体具有毒性和疑似致癌物,已经成为目前首要的室内污染物。目前对室内甲醛的处理方法主要有空气交换法、植物净化法、吸附法和化学法,与其他处理室内甲醛的技术相比,吸附法具有操作简便易行、成熟可靠、效果良好等优势,因而在社会上得到了普遍的推广应用[4]。当甲醛在室内达到一定的浓度时,人体就会做出反应,感到不适。当室内甲醛浓度大于0.08 m3的就会引起各种症状,如眼红、眼痒、喷嚏、气喘、胸闷、皮炎、咽喉不适或疼痛等[5]。
颗粒活性炭(GAC)是一种应用最为广泛的吸附剂,由于它具有良好的比表面积和丰富的孔隙结构,对甲醛具有良好的吸附性能,因而在室内空气污染物防治领域已经得到了广泛的应用[6]。负载锰氧化物的活性炭较普通活性炭有更高的活性,催化分解作用强,有效提高其吸附性[7-8]。日本的Yoshika研究发现,在常温无光的条件下,金属氧化物中二氧化锰对甲醛有最好的去除效果。有资料表明三氧化二锰和一氧化锰也有很高的催化活性[9]。将其引入到室内甲醛去除领域,针对性地解决室内甲醛污染问题,在为室内甲醛空气污染防治提供创新的技术支持的同时,也为今后锰氧化物在类似多孔介质中其形态与催化性能的研究领域提供基础[7]。
 
1 实 验
1.1 实验设计
在长4 m,宽 0.86 m,高 3.68 m,体积 12.66 m3为密闭的实验箱内,将一定量的35%~40%的甲醛水溶液,通过风扇促进其自然挥发,形成浓度均匀的0.3 mg/m3甲醛气体的环境。可通过乙酰丙酮分光光度法(详情可见1.3甲醛的测定),检测实验箱内甲醛具体初始浓度。
将100 g普通活性炭,在KMnO4溶液浓度为0.079 mol/L和热处理温度为650 ℃的条件下处理1 h制得的负载锰氧化物活性炭。
将普通活性炭与负载锰氧化物活性炭分别在浓度为0.3 mg/m3 甲醛环境中(即上述的实验箱内)进行吸附实验(详情可见1.2实验方法)。
吸附完毕后,利用乙酰丙酮分光光度法(详情可见1.3甲醛的测定),检测实验箱内甲醛最终浓度。实验箱内甲醛的最初浓度与实验箱内甲醛的最终浓度的差值即甲醛的吸附量。(注:在检测实验箱前后的甲醛浓度时,样品的采集体积应该一致)。
 
1.2 实验方法
(1)普通活性炭与改性后的活性炭的对比试验设置
本组实验测定相同量的普通活性炭与改性活性炭对甲醛的吸附量,普通活性炭与改性活性炭各取相同用量,各进行3次实验(注:取3次平均值,确保无误差),共6组,每组实验每一个小时记录一次甲醛浓度,直到甲醛浓度不再变化或逐渐减低(注:普通活性炭可能会出现脱附现象),并注意在每组实验进行中,实验箱内的甲醛气体环境保持一致。
 
(2)普通活性炭试验设置
本组实验测定普通活性炭的用量对甲醛的吸附作用的影响,将活性炭分为5组,重量分别为20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,一共进行5次实验,每组实验每小时记录一次甲醛浓度,直到甲醛浓度不再变化或逐渐减低(注:普通活性炭可能会出现脱附现象),活性炭依次放入实验箱,并注意在每组实验进行中,实验箱内的甲醛气体环境保持一致。
 
(3)改性活性炭试验设置
本组实验测定改性活性炭的用量对甲醛的吸附作用的影响,将活性炭分为3组,重量分别为20 g,30 g,40 g,一共进行3次实验,每组实验每小时记录一次甲醛浓度,直到甲醛浓度不再变化,活性炭依次放入实验箱,并注意在每组实验进行中,实验箱内的甲醛气体环境保持一致。
 
1.3 测定方法
空气中甲酸的测定方法有分光光度法、色谱法等多种测定方法[7]。本实验采用乙酰丙酮分光光度计化学分析法,其特点是数值准确、抗干扰性强,是目前国家室内空气甲醛的唯一标准检测方法。
 
(1)实验箱内样品的采集
用一内装10 mL吸收液的气泡吸收管,大气采样器以0.5 L/min的流量,采气40 min,同时测量气温、大气压,准确计算实际采样体积。
 
(2)样品的测定
将吸收后的样品溶液移入25 mL比色管中,用水定容至10 mL刻线,加0.25%乙酰丙酮溶液210 mL,混匀,置于沸水浴加热3 min,取出,冷却至室温,用1 cm比色皿,以水为参比,于波长414 nm处测定吸光度。在样品测定的同时,用现场未采样的空白吸收管的吸收液作样品空白,同时测定。
 
(3)标准曲线的绘制
得校准吸光值,绘制甲醛(μg)-校准吸光度的标准曲线及回归方程:y=0.0254x+0.002。
 
2 结果与讨论
2.1 初始甲醛浓度
在密闭的实验箱(长4 m,宽 0.86 m,高 3.68 m,体积 12.66 m3) 中,自然挥发一定量的甲醛气体,形成含有一定浓度甲醛气体的环境,通过乙酰丙酮分光光度法,测得甲醛的初始浓度为0.3 mg/m3。
 
2.2 活性炭改性实验
活性炭的改性分为活性炭表面结构的改性和表面化学性质的改性。表面结构的改性主要是通过运用物理或化学方法来改变活性炭的比表面积和孔径分布,使它的孔径扩大或是缩小,达到改性的目的,从而提高活性炭的吸附性能[10]。
本实验将100 g活性炭,在KMnO4溶液浓度为0.079 mol/L和热处理温度为650 ℃的条件下,处理1 h制得负载锰氧化物活性炭,并将活性炭与负载锰氧化物活性炭分别在浓度为0.3 mg/m3 甲醛环境中进行吸附实验。结果表示:改性活性炭表面的碳原子和锰原子可对甲醛产生化学吸附,30 g负载锰氧化物活性炭在浓度为0.3 mg/m3甲醛环境中的甲醛去除率高达80%.相比未负载之前提高了一倍。
 
2.3 活性炭吸附甲醛实验
2.3.1 普通活性炭和改性活性炭对甲醛的影响
本组实验测定普通活性炭与改性活性对甲醛的吸附影响。绘制成图1。
从图 1 可以明显看出:在用量相同的条件下,改性活性炭对甲醛的吸附作用比普通活性炭要强(上图为3次实验结果的平均吸附值),改性活性炭的甲醛最高去除率比普通活性炭提高将近一倍。 此外,在实验中,普通活性炭在实验进行到5 h后,甲醛的去除率有小幅度下降,说明普通活性炭对甲醛吸附饱和后出现脱附现象,而改性活性炭所对应的甲醛去除率在活性炭对甲醛吸附饱和后几乎持平,但是没有下降,所以可以得出结论:改性活性炭没有出现脱附现象。
 
2.3.2 普通活性炭用量不同对甲醛的影响
本组实验测定活性炭的用量对甲醛的吸附作用的影响,将活性炭分为5组,重量分别为20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,一共进行5次实验,活性炭依次放入,并注意在每组实验进行中,实验箱内的甲醛气体环境保持一致,如果误差较大,那么要注意记录数据,单独计算甲醛的去除率。实验结束,明显检测到甲醛气体浓度均逐渐降低,能够使接近0.3 mg/m3的甲醛初始浓度降至 0.10 mg/m3。绘制成图2。
由图2可以得出,室内甲醛的浓度随活性炭的吸附时间的增加而降低,因此可见活性炭对甲醛具有吸附作用,并且吸附后,能够使室内甲醛浓度低于《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002) 中的标准,即<0.10 mg/m3。
由图2中可以看出,当实验进行5 h时,即活性炭吸附甲醛5 h后,甲醛去除率有小幅下降,意味着实验箱内甲醛浓度有小幅升高,分析这时甲醛升高的原因可能是:活性炭吸附达到饱和后会发生脱附现象。在本实验条件下,活性炭吸附甲醛气体的最佳处理时间为4~5 h。从图3的变化曲线中我们还可以看出:活性炭用量越高,甲醛的去除率也就越高。 本实验最佳用量为100 g,则单位空间容量的活性炭建议用量为:100 g/12.66 m3≈8 g/m3。
 
2.3.3 改性活性炭的用量对甲醛的影响
本组实验测定不同用量(20 g,30 g,40 g)的改性活性炭对甲醛的吸附作用。绘制成图3。
从图 3 可以看出,改性活性炭不同用量对甲醛的去除会有一定影响,但是影响并不是很不大,而且也只是对吸附速率有一定影响。从去除率上看,不同用量活性炭最终都会对甲醛有80%以上的去除率,高于本研究中普通活性炭对甲醛的最高去除率 60%。在本实验条件下,改性活性炭的用量分别为30 g 和40 g 时,甲醛去除率差别很小,从经济实用性角度看,改性活性炭的用量选择30 g 即可达到理想的去除效果。从实验数据可以看出,改性活性炭吸附甲醛气体大大提高了去除效率。
 
3 结 论
通过改性活性炭吸附甲醛的研究,可以得出以下结论:
(1)由图1可以得出,改性活性炭能大大提高甲醛的去除率,有效的吸附甲醛。
(2)由图2可以得出,普通活性炭吸附甲醛的吸附饱和时间大约为4~5 h,并且没有改性的活性炭在吸附饱和后会有脱附现象。
(3)活性炭的不同用量对实验会有不同的影响,由图3可以得出,其中增加改性活性炭的用量,可以提高室内甲醛的去除率。吸附饱和时间为2~4 h。单位容量的空间改性活性炭用量仅为3 g/m3。
(4)活性炭对甲醛具有吸附作用,可以用来去除装修后室内残留的甲醛气体。并且在相同空间中,颗粒状活性炭的投放量越多,吸附甲醛就越多,对室内甲醛气体的去除率就越高。
对于其他改良活性炭的方法并没有涉及,今后需对其他负载物及改良活性炭吸附甲醛的影响因素展开深度研究。