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改性TiO2-活性炭纤维的制备及其吸附降解甲醛的研究

2020-12-24阅读(321)

改性TiO2-活性炭纤维的制备及其吸附降解甲醛的研究

论文摘要

甲醛污染的去除已经成为一个重要的研究课题,而室内低浓度甲醛,尤为难处理。TiO2由于具有光催化作用,而活性炭纤维具有优良吸附性能,制成的TiO2-活性炭纤维复合材料,结合了二者的优点,对甲醛的去除有非常良好的效果。本文对溶胶凝胶法制备TiO2进行了研究,通过在配方中掺杂金属离子,制备出了较高活性的TiO2。并且分别研究了制备过程中的铁离子含量,焙烧温度和焙烧时间等影响因素对制备的TiO2活性的影响,结果表明铁离子含量,焙烧温度和时间存在最佳值；通过设计一组正交试验,摸索出了三个影响因素对制备高活性TiO2的重要性,结果表明：铁离子含量最为重要。最佳工艺参数为铁离子含量1.5wt%,在温度450℃下焙烧3h。论文对于TiO2负载于活性炭纤维的负载率进行了研究,通过研究不同负载率的TiO2-活性炭纤维材料,发现TiO2负载率越高,TiO2-活性炭纤维材料的比表面积越小,负载了2次TiO2（负载率为26wt%）的TiO2-活性炭纤维材料具有较好的比表面积和氧化性,对于甲醛的去除效果最佳。另外研究了不同光照强度及波长,不同甲醛初始浓度下TiO2-活性炭纤维材料处理甲醛的效果,光照强度越大,波长越短,甲醛初始浓度越低,处理效果越好。初始浓度为1.3mg/m3的甲醛气体,在60min,降解率就达到了90%以上,经过105分钟的降解,降解率能达到99%以上。对于TiO2-活性炭纤维材料的重复使用性的研究表明,TiO2-活性炭纤维材料重复使用四次,仍具有较高的处理率,能达到80%以上的降解率。进一步研究了处理不同初始浓度甲醛时的表观动力学反应级数和动力学方程,当处理低浓度甲醛时（1.3 mg/m3-7.68 mg/m3）,其表观动力学方程呈现为一级反应；当处理较高初始浓度甲醛时（23.34 mg/m3-34.12 mg/m3）,其表观动力学方程倾向于呈现零级反应。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 室内甲醛污染
  • 1.1.1 室内空气中甲醛的来源
  • 1.1.2 长期接触低浓度甲醛的危害性
  • 1.1.3 室内空气甲醛的响应标准
  • 1.1.4 室内甲醛污染的去除方法以及国内外研究进展
  • 2光催化氧化技术'>1.2 纳米TiO2光催化氧化技术
  • 2光催化氧化机理'>1.2.1 TiO2光催化氧化机理
  • 2光催化氧化制备'>1.2.2 TiO2光催化氧化制备
  • 2光催剂活性的因素'>1.2.3 影响TiO2光催剂活性的因素
  • 2活性的途径'>1.2.4 提高TiO2活性的途径
  • 1.3 本课题的研究目的、意义及研究内容
  • 1.3.1 研究目的及意义
  • 1.3.2 主要研究内容和预期目标
  • 2的制备与改性'>第二章 纳米TiO2的制备与改性
  • 2.1 引言
  • 2溶胶-凝胶的形成过程'>2.1.1 TiO2溶胶-凝胶的形成过程
  • 2光催化剂的改性'>2.1.2 掺杂金属离子对TiO2光催化剂的改性
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 仪器与试剂
  • 2的活性表征'>2.2.2 TiO2的活性表征
  • 2的制备工艺与条件'>2.2.3 TiO2的制备工艺与条件
  • 2.3 结果与讨论
  • 2活性的影响'>2.3.1 金属离子对TiO2活性的影响
  • 2活性的影响'>2.3.2 铁离子含量对TiO2活性的影响
  • 2的影响'>2.3.3 焙烧温度对TiO2的影响
  • 2活性的影响'>2.3.4 焙烧时间对TiO2活性的影响
  • 2.4 正交优化实验
  • 2.4.1 正交试验目的
  • 2.4.2 制定正交试验因素水平表
  • 2.4.3 制定正交试验表
  • 2.4.4 正交试验结果
  • 2.4.5 正交试验结果分析
  • 2.5 本章小结
  • 2及TiO2-ACF的表征'>第三章 TiO2及TiO2-ACF的表征
  • 3.1 引言
  • 2-活性炭纤维的制备流程'>3.1.1 TiO2-活性炭纤维的制备流程
  • 3.2 表征方法
  • 3.2.1 SEM
  • 3.2.2 FTIR
  • 3.2.3 EPR
  • 3.2.4 BET
  • 3.3 合成样品的表征结果分析
  • 3.3.1 SEM分析
  • 3.3.2 FTIR分析
  • 3.3.3 EPR分析
  • 3.3.4 BET分析
  • 3.4 本章小结
  • 2-活性碳纤维复合材料吸附降解甲醛的影响因素分析'>第四章 TiO2-活性碳纤维复合材料吸附降解甲醛的影响因素分析
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 4.3 结果与讨论
  • 2-活性炭纤维复合材料对甲醛的吸附对比'>4.3.1 TiO2-活性炭纤维复合材料对甲醛的吸附对比
  • 2负载量对TiO2-活性炭纤维复合材料吸附降解甲醛的影响'>4.3.2 不同TiO2负载量对TiO2-活性炭纤维复合材料吸附降解甲醛的影响
  • 2-活性炭纤维复合材料吸附降解甲醛的影响'>4.3.3 不同光照强度及波长对TiO2-活性炭纤维复合材料吸附降解甲醛的影响
  • 4.3.4 不同甲醛初始浓度对ITOZ一活性炭纤维材料降解甲醛的影响
  • 2-活性炭纤维复合材料的再生性研究'>4.3.5 TiO2-活性炭纤维复合材料的再生性研究
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 光催化吸附降解甲醛的反应动力学研究
  • 5.1 反应动力学模型的建立
  • 5.2 甲醛反应级数的确定
  • 5.3 甲醛反应动力学方程的确定
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 硕士期间发表的论文
  • 致谢

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