活性炭纤维对NO气体的吸附研究

在纯活性炭纤维对NO气体的吸附研究上,研究人员分别对于沥青基、聚丙烯腈基和粘胶基炭纤维等不同前驱体活性炭纤维吸附性能进行研究。还研究了活性炭纤维物理性能对于吸附NO气体性能的影响。此外,对于活性炭纤维对于NO气体的吸附机理和NO气体吸附效率进行了实验研究。

活性炭纤维与颗粒活性炭吸附气体比较

活性炭纤维(ACF)是一种新型高效的多功能材料,具有比颗粒活性炭更大的吸附容量和更佳的吸附动力学性能以及很大的比表面积,良好的孔结构,其化学稳定性也较好,因而在气体净化领域得到广泛的运用,包括对于NO的良好吸附及催化氧化作用。世界各国对于活性炭纤维吸附及催化氧化NO进行大量的实验研究。本文主要对纯活性炭纤维吸附NO进行介绍。

Mochida等系统研究了一系列沥青基活性炭纤维的催化性能,了解到室温下一种活性炭纤维可把烟道气中的NO还原到10mL/m³以下,可以利用在多个方面。

吉村英夫等报道了用沥青基炭纤维毡在200～500℃间能高效的净化柴油机排气中的NO,他们对实车台架实验的结果做了详细的报道。

刘鹤年等研究表明,活性炭纤维可将NO部分催化转化为NO2,较低比表面积的活性炭纤维由于较窄的孔径分布和较大的类石墨从而有利于对NO的催化氧化。

杨辉等研究表明,在氮气氛围下活性炭纤维表面C-O官能团对吸附态的NO起到氧化作用,吸附态NO被C-O官能团氧化生成-NO2官能团:在含氧气氛下活性炭纤维吸附NO后表面出现-NO2·-NO3官能团。吸附在活性炭纤维表面上的NO与环境气氛中游离态O2发生氧化反应是NO转变为NO2的主要途径。

许绿丝等研究表明实验条件下最佳工况为温度30℃水蒸气体积分数为8%氧气体积分数为5%,此时NO的吸附效率为65.9%。

杨辉等研究结果表明,环境气氛中的O2分子可以先吸附于ACF表面形成两个半醌基(C-O),之后C-O和吸附态的NO发生氧化反应生成-NO2;游离的O2也可以经过ACF表面的催化作用从而形成活性氧原子(O*)从而直接和吸附态的NO反应生成-NO2。与NO相比,O2分子的吸附能大。在同NO的竞争吸附中占据优势,结合统计热力学分析,吸附态的NO和游离态的O2所产生的活性氧原子发生氧化反应是NO转化为NO2的主要途径。

尽管活性炭纤维在废气处理中具有独特的优势,但由于受到当前技术水平的限制,其在工业生产中的应用仍然有不少问题。首先要降低生产成本以及活化步骤与成本,提高解吸再生效率,使未来活性炭纤维制品在气体净化的应用方面更具竞争性。

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