复合改性活性碳纤维的制备及吸附SO2性能.doc

文档介绍：分类号: 学校代号:10150
UDC: 密级: 学号:20082312
硕士学位论文
复合改性活性碳纤维的制备及吸附SO2性能
The preparation posite modified activated carbon fibers and its performance of adsorbing SO2
学生姓名:
孙鹏
导师及职称:
吴艳波(副教授)
学科门类:
工学
专业名称:
环境科学
研究方向:
绿色化工工艺
申请学位级别:
硕士
论文答辩日期:
2011年
06月
10日
学位授予单位:
大连交通大学
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TiO2-活性碳纤维和Co3O4-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SO2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15o;PVP/醋酸钴纤维:纺丝电压为12 kV、前驱体溶液为10 mL g醋酸钴的混合溶液、接收距离为15 cm、角度为15o。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HNO3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- m2/g,Co3O4- 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SO2浓度较低,且推动力不够,吸附率增加的比较缓慢。
关键词:活性碳纤维;静电纺丝;PVP;TiO2;Co3O4;
Abstract
In this paper, the polyvinyl pyrrolidone (PVP)/tetrabutyl titanate (TBT) composite fibers and polyvinyl pyrrolidone/cobalt posite fibers were prepared by electrostatic spinning. After preoxidation, carbonization and activation, the TiO2-activated carbon fibers (TiO2-ACF) and Co3O4-activated carbon fibers (Co3O4-ACF) were prepared. These two types of ACF were characterized and analyzed. We made experiment of adsorbing SO2 by the two kinds of ACF, and study the effect of different adsorption conditions on the adsorption rate of adsorbing low concentration SO2 by the two kinds of ACF.
Through analyzing scanning electron microscope (SEM), the optimum spinning conditions o