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复合改性活性碳纤维的制备及吸附SO_2性能

作　者: 孙鹏
导　师: 吴艳波
学　校: 大连交通大学
专　业: 环境科学
关键词: 活性碳纤维 静电纺丝 PVP TiO2 Co3O4
分类号: TQ342.742
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 72次
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内容摘要


本文采用静电纺丝法制备了聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)/钛酸四丁酯(TBT)复合纤维和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)/醋酸钴复合纤维,经过预氧化处理,碳化活化制备了Ti02-活性碳纤维和C0304-活性碳纤维,分别作了表征分析。并利用两种活性碳纤维进行了S02吸附实验,考察了不同吸附条件对两种活性碳纤维吸附低浓度SO2吸附率的影响。通过扫描电镜(SEM)表征分析,分别得出了两种复合纤维的最佳纺丝条件, PVP/TBT复合纤维：纺丝电压为12 kV,前驱体溶液为10 mL PVP乙醇溶液与2 mL钛酸四丁酯混合溶液,接收距离为15 cm,角度为15°；PVP/醋酸钴纤维：纺丝电压为12 kV、前驱体溶液为10 mL PVP乙醇溶液与1.5 g醋酸钻的混合溶液、接收距离为15 cm、角度为15°。通过热重分析分别得出了两种复合纤维的预氧化温度及碳化温度范围,选取PVP/TBT复合纤维预氧化温度为250℃,碳化温度为500℃、600℃、700℃、800℃;选取PVP/醋酸钴纤维预氧化温度为260℃,碳化温度为400℃、500℃、600℃、700℃。通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外(FT-IR)分析得出：PVP/TBT复合纤维在500℃时出现了TiO2的锐钛矿晶型,而在600℃以后不仅有TiO2的锐钛矿晶型,还出现了金红石晶型,而锐钛矿晶型具有光催化性能,因此选择其最佳碳化温度为500℃; PVP/醋酸钴纤维在各碳化温度都出现了Co3O4,但500℃以后,所得碳纤维的机械强度不好,易碎,因此选择最佳碳化温度为400℃。两种碳纤维经1 mol/L的HN03浸渍12 h后烘干,在600℃下进行活化,所得活性碳纤维通过比表面积分析(BET),得出TiO2-活性碳纤维的比表面积为1146.7 m2/g, Co3O4-活性碳纤维的比表面积为1238.5 m2/g,两者的微孔孔容占总孔孔容的比例都为98%。通过吸附低浓度SO2实验得出：Co3O4-活性碳纤维对SO2的吸附率比TiO2-活性碳纤维的高；TiO2-活性碳纤维和Co3O4-活性碳纤维对SO2的吸附率都随SO2浓度的增加而增大；两种活性碳纤维对SO2的吸附在20℃时吸附率最高；两种活性碳纤维对SO2的吸附随着吸附时间的增加,由于8O2浓度较低,且推动力不够,吸附率增加的比较缓慢。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
绪论  11-12
第一章 文献综述  12-27
  1.1 活性碳纤维  12-15
    1.1.1 活性碳纤维的性能  12-13
    1.1.2 活性碳纤维的制备工艺  13
    1.1.3 活性碳纤维的应用与前景  13-15
  1.2 静电纺丝技术制备活性碳纤维原丝  15-19
    1.2.1 静电纺丝技术的原理  15-16
    1.2.2 静电纺丝技术的装置  16-17
    1.2.3 静电纺丝技术的影响因素  17-18
    1.2.4 静电纺丝技术的应用与前景  18-19
  1.3 活性碳纤维的改性  19-23
    1.3.1 纳米TiO_2  21-22
    1.3.2 纳米Co_3O_4  22-23
  1.4 活性碳纤维去除低浓度SO_2  23-25
    1.4.1 低浓度SO_2的危害  23-24
    1.4.2 活性碳纤维去除低浓度SO_2  24-25
  1.5 本课题的研究意义及主要内容  25
  本章小结  25-27
第二章 实验部分  27-33
  2.1 实验试剂及仪器  27-28
    2.1.1 药品与试剂  27
    2.1.2 实验仪器  27-28
  2.2 PVP基TiO_2-活性碳纤维的制备  28-29
    2.2.1 PVP/TBT复合纤维毡的制备  28
    2.2.2 PVP/TBT复合纤维毡的预氧化  28
    2.2.3 PVP/TBT复合纤维毡的碳化  28-29
    2.2.4 含TiO_2碳纤维的活化  29
  2.3 PVP基Co_3O_4-活性碳纤维的制备  29-30
    2.3.1 PVP/醋酸钴复合纤维的制备  29
    2.3.2 PVP/醋酸钴复合纤维的预氧化  29-30
    2.3.3 PVP/醋酸钴复合纤维的碳化  30
    2.3.4 含Co_3O_4碳纤维的活化  30
  2.4 活性碳纤维吸附SO_2实验  30-31
    2.4.1 标准曲线的绘制  30-31
    2.4.2 吸附装置示意图  31
  本章小结  31-33
第三章 PVP基TiO_2-活性碳纤维的研究  33-41
  3.1 电压对PVP/TBT纤维制备的影响  33-34
  3.2 浓度比例对PVP/TBT纤维制备的影响  34-35
  3.3 PVP/TBT纤维的差热-热重分析  35-36
  3.4 预氧化对PVP/TBT纤维的影响  36-38
  3.5 碳化温度对PVP/TBT纤维的影响  38-39
  3.6 活化对含TiO_2-活性碳纤维的影响  39-40
  本章小结  40-41
第四章 PVP基Co_3O_4-活性碳纤维的研究  41-49
  4.1 电压对PVP/TBT纤维制备的影响  41-42
  4.2 浓度比例对PVP/醋酸钴纤维制备的影响  42-43
  4.3 PVP/醋酸钴纤维的差热-热重分析  43-44
  4.4 预氧化对PVP/醋酸钴纤维的影响  44-46
  4.5 碳化温度对PVP/醋酸钴纤维的影响  46-47
  4.6 活化对含Co_3O_4-碳纤维的影响  47
  本章小结  47-49
第五章 活性碳纤维吸附低浓度SO_2实验的研究  49-52
  5.1 SO_2浓度对吸附效果的影响  49
  5.2 吸附温度对吸附效果的影响  49-50
  5.3 吸附时间对吸附效果的影响  50-51
  本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间发表的学术论文  57-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 合成纤维 > 特种纤维 > 碳纤维系纤维 > 碳纤维
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