改性ACF协同等离子体去除空气中甲醛的研究

论文摘要

根据最近国内外关于治理甲醛的研究成果及存在的主要问题,主要研究改性ACF协同等离子体去除甲醛的方法。系统研究不同放电方式、波形等因素对甲醛去除率的影响,得出等离子体装置的结构参数;筛选出ACF原材料,对不同改性剂改性ACF去除甲醛效果进行对比分析,研究质量分数、浸泡时间、浸泡温度、烘干温度等因素对甲醛去除率的影响,得到最优改性条件;运用正交试验设计方法研究改性ACF协同等离子体去除空气中的甲醛。采用扫描电镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FI-IR）等分析改性ACF的微观形貌、物相结构及表面官能团对甲醛去除的影响,结论如下:（1）针板式电晕放电等离子体对甲醛去除效果较好,在直流脉冲电源下治理60min时甲醛去除率为43%、醛降解速率为0.0020 mg/（m3· min）。当电源波形为等周期的交流衰减波,治理60min甲醛去除率为44%,甲醛降解速率为0.0024 mg/（m3 · min）。（2）优化针板式等离子体装置结构参数,当采用风扇电压7V、极板孔径14.5mm、针长度为8mm、针板间距5mm、电源电压为4.5kV时,治理60min甲醛的去除率为59%,降解速率为 0.0027 mg/（m3 · min）。（3）未经改性的ACF样品对甲醛的去除率最高只有18%。采用KMnO4改性的ACF样品的纤维结构未被破坏,在纤维表面形成了粒径为0.15～1.85μm的微粒、包覆层,并且改变了样品的表面官能团,极大地提高了甲醛的去除能力,去除率增加了 63%,治理40min即可降至国标中甲醛浓度0.1mg/m3要求。当KMnO4质量分数为3%、浸泡温度为60℃、浸泡时间为50min时,所制备的样品的甲醛去除率、降解速率分别达到了其最大值84%、0.0073mg/（m3 · min）,且经20min治理即可使甲醛浓度降低至国标要求。（4）采用KMnO4改性ACF协同等离子体去除率最高的工艺条件为:KMn04质量分数为7%、浸泡时间为50min、浸泡温度为60℃、烘干温度为50℃,所制备的装置的甲醛去除率高为96%。决定KMnO4改性ACF对甲醛去除效果影响因素大小的顺序为:浸泡时间>浸泡温度>质量分数>烘干温度。（5）未经改性处理的ACF样品的X-射线衍射图谱中,在24°、43°附近存在两个宽峰,改性处理使这两个峰的宽度增加、衍射强度减弱,但不影响样品的d0002、d10、La、Lc值。经改性处理后,在ACF样品表面形成了-COOR、C=O、伯C-OH、H-O面外弯曲、C=CH2等官能团。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 车内甲醛的污染来源、危害及其治理现状
• 1.1.1 车内甲醛污染来源
• 1.1.2 甲醛对人体的危害
• 1.1.3 车内污染物治理的国内外现状
• 1.2 改性ACF去除空气中的污染物
• 1.2.1 ACF的基本性质
• 1.2.2 ACF的改性方法及其应用
• 1.3 等离子体除去空气中的污染物
• 1.3.1 等离子体的概念及分类
• 1.3.2 等离子体去除污染物的原理
• 1.3.3 等离子体处理气体污染物的研究进展
• 1.4 课题发展方向与近期研究重点
• 1.5 本章小结
• 第2章 本文的主要研究思路、实验方案及分析测试方法
• 2.1 本文的研究思路
• 2.2 本文的主要研究内容
• 2.3 实验采用的原材料及试剂
• 2.3.1 ACF原材料
• 2.3.2 化学试剂
• 2.4 实验仪器
• 2.5 实验装置及实验流程
• 2.5.1 实验装置
• 2.5.2 实验流程
• 2.6 测式方法
• 2.6.1 等离子体参数测试
• 2.6.2 箱体自然衰减率测试
• 2.6.3 甲醛浓度测试
• 2.7 计算方法
• 2.8 改性ACF样品结构的分析方法
• 2.8.1 ACF样品的表面形貌（SEM）分析
• 2.8.2 ACF样品的X-射线衍射分析
• 2.8.3 ACF样品的傅立叶红外（FI-IR）测定
• 第3章 等离子体去除甲醛的研究
• 3.1 引言
• 3.2 等离子体装置
• 3.2.1 线-板式介质阻挡放电等离子体反应器
• 3.2.2 板-板式介质阻挡放电等离子体反应器
• 3.2.3 针-板式等离子体反应器
• 3.3 等离子体装置的甲醛去除效果
• 3.4 等离子体电源的选取
• 3.5 针板式等离子装置结构参数优化结果及分析
• 3.5.1 风扇电压对甲醛降解率的影响
• 3.5.2 极板孔径对甲醛降解率的影响
• 3.5.3 针长度对甲醛降解率的影响
• 3.5.4 针板间距对甲醛降解率的影响
• 3.5.5 电源电压单因素
• 3.6 本章小结
• 第4章 改性ACF对甲醛去除性能的影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 ACF原材料筛选
• 4.3 ACF改性剂的选择
• 4.3.1 改性ACF对甲醛的处理结果分析
• 4.3.2 改性ACF的SEM图谱分析
• 4.3.3 改性ACF的FI-IR分析
• 4.4 影响改性ACF去除甲醛效果的工艺因素分析
• 4质量分数对改性ACF甲醛去除率的影响'>4.4.1 KMnO₄质量分数对改性ACF甲醛去除率的影响
• 4改性ACF去除甲醛的影响'>4.4.2 浸泡时间对KMnO₄改性ACF去除甲醛的影响
• 4改性ACF去除甲醛的影响'>4.4.3 浸泡温度对KMnO₄改性ACF去除甲醛的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 改性ACF协同等离子体去除空气中的甲醛
• 4改性ACF协同等离子体去除甲醛的正交试验方案'>5.1 KMnO₄改性ACF协同等离子体去除甲醛的正交试验方案
• 4改性ACF协同等离子体的正交实验极差分析'>5.2 KMnO₄改性ACF协同等离子体的正交实验极差分析
• 5.3 ACF样品的XRD分析
• 5.4 改性ACF的SEM图谱分析
• 5.5 改性ACF的FI-IR图谱分析
• 5.6 小结
• 第6章 总结
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢