兩種形式的RPFC－Ⅰ纖維對氨氣吸附的研究

黃做華，田振邦，黃偉慶，張小轉(zhuǎn)，沙保峰，趙 亮，

(1.河南高的環(huán)境與化學有限公司，河南鄭州 450008;2.河南省科學院化學研究所有限公司，河南鄭州 450002)

·開發(fā)與研究·

兩種形式的RPFC－Ⅰ纖維對氨氣吸附的研究

黃做華1，田振邦2，黃偉慶2，張小轉(zhuǎn)2，沙保峰2，趙 亮1，2

(1.河南高的環(huán)境與化學有限公司，河南鄭州 450008;2.河南省科學院化學研究所有限公司，河南鄭州 450002)

考察了RPFC－Ⅰ纖維及無紡布對氨氣的靜態(tài)吸附性能及動態(tài)穿透吸附效果。研究表明，兩種形式的RPFC－Ⅰ纖維對氨氣均具有很好的靜態(tài)吸附性能，且吸附容量均在90mg/g左右;RPFC－Ⅰ纖維對氨氣具有很好的動態(tài)穿透吸附性能，動態(tài)穿透吸附87.5min后，去除率達到98.5%。對比說明RPFC－Ⅰ纖維本身性能幾乎不受其使用形式的影響，對氨氣都保持著很好的吸附效果。

RPFC－Ⅰ纖維;氨氣;靜態(tài)吸附;動態(tài)穿透吸附

Abstract:The static adsorbed capability of RPFC－Ⅰfiber and its fabric in the dynamic circulation and the adsorbed effect of them in dynamic penetration are reviewed.The research indicates:RPFC － Ⅰfiber and its fabric all do well in static adsorbing ammonia gas，their adsorb capacities attain about 90mg/g.RPFC － Ⅰfiber have well dynamic penetrated through adsorbing ammonia gas 87.5minutes later removal efficiency of ammonia gas attains 98.5% .The contrast shows the RPFC － Ⅰfiber＇s capability is almost not effect with its applied shapes，and the fiber all along keeps well adsorbing in ammonia gas.

Key words:RPFC－Ⅰfiber;ammonia gas;static adsorption;dynamic penetration adsorption

與傳統(tǒng)的顆?；钚蕴俊⒎勰┗钚蕴?、活性炭纖維、離子交換樹脂相比，離子交換纖維吸附劑具有有效比表面積大、吸附速度快、易再生及能以多種存在形式(亂纖維、纖維束、無紡布等)在不同場合下方便地使用等優(yōu)點，在空氣凈化及個體防護運用方面國內(nèi)外均有報道［1－8］。RPFC－Ⅰ是我們實驗室自制的離子交換纖維材料，是以腈綸纖維為基體，通過一系列功能基改性化學反應(yīng)而制得的一種新型弱酸性功能纖維材料，其對氨氣具有很好的靜態(tài)吸附性能和動態(tài)穿透吸附去除效果，未來應(yīng)用前景廣泛。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑及儀器

材料:RPFC－Ⅰ纖維及無紡布(單羧基氫型纖維)，對腈綸纖維進行化學改性而制得。試劑:硫酸(AR)，洛陽市化學試劑廠;酒石酸鉀鈉(AR)，天津市科密歐化學試劑有限公司;氯化高汞(AR)，貴州省銅仁化學試劑廠;氯化銨(AR)，河南焦作市化工廠;碘化鉀(AR)，上海化學試劑廠;氫氧化鉀(AR)，國藥集團化學試劑有限公司。儀器:M004－NH3數(shù)顯氨氣傳感器，河南漢威電子股份有限公司;電子天平、722N型可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司。

1.2 實驗

1.2.1靜態(tài)吸附實驗

實驗條件:體系容積，0.49m3;相對濕度，55%±1%;溫度，20℃ ±1℃;吸附時間，2h。

實驗過程(圖1):準確稱取1.000g的纖維材料于吸收池中，于密閉體系內(nèi)加入定量氨氣，充分混合后，打開氣泵進行吸附試驗。試驗結(jié)束后，取出纖維，用濃度為0.1mol/L H2SO4溶液浸泡脫吸。按照《GB7479－87水質(zhì)氨的測定納氏試劑比色法》測定脫吸液中氨的濃度，計算纖維對氨氣的吸附量。

圖1 氨氣靜態(tài)吸附試驗裝置圖

1.2.2 動態(tài)吸附實驗

實驗過程(圖2):準確稱取1.500g的纖維材料，通過用水浸濕和離心機甩干調(diào)節(jié)其含水率。將具有一定含水率的纖維裝于吸收池中，打開NH3氣源閥門，調(diào)好氣體流量并開始計時，當檢測器顯示氨氣已穿透纖維層時停止試驗。取出纖維，用濃度為0.1mol/L H2SO4溶液浸泡脫吸。按照《GB7479－87水質(zhì)氨的測定納氏試劑比色法》測定脫吸液中氨的濃度，計算纖維對氨氣的吸附量。

圖2 動態(tài)吸附試驗裝置圖

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)吸附

2.1.1 體系中氨氣濃度對兩種形式RPFC－Ⅰ纖維吸附氨氣的影響

由圖3可知，在其他條件不變情況下，RPFC－Ⅰ纖維及無紡布吸附氨氣的量與體系中氨氣初始濃度的大小呈明顯的線性關(guān)系，且隨著體系中初始氨氣濃度的增大而顯著增大。RPFC－Ⅰ纖維加工成無紡布形態(tài)后，并沒有影響其對氨氣的吸附去除效果。

圖3 體系中氨氣濃度對RPFC－Ⅰ纖維及無紡布吸氨量的影響

2.1.2 兩種形式RPFC－Ⅰ纖維吸附氨氣的容量

由表1可知，在靜態(tài)吸附實驗中，氨氣初始濃度在375～612mg/m3的范圍內(nèi)，雖然吸附時間不同，但RPFC－Ⅰ纖維及無紡布吸附氨氣的量沒有發(fā)生明顯變化，均在90mg/g左右。

表1 RPFC－Ⅰ纖維吸附氨氣的容量及實驗條件

2.2 動態(tài)吸附實驗

2.2.1 兩種形式RPFC－Ⅰ纖維動態(tài)穿透吸附氨氣效果

吸附效果如圖4所示。

圖4 氣體流量0.5L/min時穿透時間與RPFC－Ⅰ纖維含水率關(guān)系

圖5 氣體流量1L/min時穿透時間與RPFC－Ⅰ纖維含水率關(guān)系

圖6 氣體流體0.5L/min時穿透時間與腈綸纖維含水率

圖7 穿透時間與RPFCI－無紡布含水率關(guān)系

圖4、5、6實驗條件:氨氣濃度1355mg/m3±35mg/m3，填料池內(nèi)徑22mm，填料長度49mm，室溫20.0～21.0℃;不同的是圖 4、6氣體流量為 0.5L/min，圖5氣體流量為1L/min。

圖7實驗條件:氨氣濃度1355mg/m3±35mg/m3，填料池內(nèi)徑34mm，填料長度14mm，室溫為20.0～21.0℃;氣體流量為1L/min。

2.2.1.1 纖維含水率對穿透吸附的影響

由圖4、5、6、7可知，RPFC － Ⅰ纖維及無紡布對氨氣的吸附穿透時間隨著纖維含水率增大而增大，直至被穿透;而腈綸纖維卻不同，含水率大與小，其對氨氣都沒有吸附性能。由此說明水分的存在，使得RPFC－Ⅰ纖維及無紡布表面特殊活性官能團(--COOH)得以活化，從而在很大程度上影響著RPFC－Ⅰ纖維對氨氣的動態(tài)穿透吸附去除效果，而腈綸纖維表面無特殊活性官能團(--COOH)存在，使得腈綸纖維對氨氣的吸附量非常有限，且含水率對其吸附量的增加無明顯促進作用。2.2.1.2 氣體流量對穿透吸附的影響

由圖4、5可知，在其他實驗條件不變的情況下，當氣體流量增大一倍，RPFC－Ⅰ纖維含水率小于30%時，吸附穿透時間并非減半下降，而是大幅度的下降;含水率大于30%時，吸附穿透時間相應(yīng)減少，在含水率都為55%的情況下，最大穿透吸附時間分別為173min、87.5min，但其對氨氣的吸附總量并沒有發(fā)生明顯變化，分別為 116.6mg、115.2mg，由此說明RPFC－Ⅰ纖維在含水率較高情況下對氨氣具有很好的動態(tài)穿透吸附性能。

2.2.1.3 填料池長徑比大小對穿透吸附的影響

由圖3可知，RPFC－Ⅰ纖維加工成無紡布形態(tài)后，并沒有影響其對氨氣的吸附效果，結(jié)合圖5、7及實驗條件可知，填料池長徑比大小直接影響著RPFC－Ⅰ纖維對氨氣動態(tài)穿透吸附效果，長徑比越大，RPFC－Ⅰ纖維對氨氣的動態(tài)穿透吸附去除效果越好，長徑比越小，容易引起局部穿透，從而影響纖維對氨氣的吸附穿透去除效果。

2.2.2 RPFC－Ⅰ纖維對氨氣的動態(tài)穿透吸附去除效果

表2 RPFC－Ⅰ纖維吸附氨氣的動態(tài)穿透實驗數(shù)據(jù)

由表2可知，在氨氣濃度高達1255mg/m3、浸后RPFC－Ⅰ纖維含水率為55.4%、用量為1.500g、氣體流量為1L/min的條件下，二次重復實驗結(jié)果表明，RPFC－Ⅰ纖維對氨氣的吸附穿透時間均高達 87.5min，且通過氨氣的總量高達 109.8mg，穿透后尾氣吸收液中氨氣的量僅為1.7mg、3.2mg，RPFC－Ⅰ纖維對氨氣的動態(tài)穿透吸附去除率分別高達98.5%、97.1%。表2數(shù)據(jù)表明，RPFC－Ⅰ纖維對氨氣具有很好的動態(tài)穿透吸附去除效果。

3 結(jié)論

RPFC－Ⅰ纖維及加工后的無紡布對氨氣都具有很好的吸附凈化效果，對氨氣的靜態(tài)吸附容量均在90mg/g左右，其吸附氨氣的量與體系中氨氣的初始濃度呈明顯的線性關(guān)系，且吸附氨氣的容量隨著氨氣初始濃度的增大而顯著增大;RPFC－Ⅰ纖維對氨氣具有很好的動態(tài)穿透吸附去除效果，在氨氣濃度高達1255mg/m3情況下，對氨氣的吸附穿透時間高達87.5min、去除率高達98.5%。RPFC－Ⅰ纖維對氨氣的良好吸附凈化性能，加之應(yīng)用形式靈活多樣，為其應(yīng)用于空氣凈化及個體防護奠定了良好的基石，未來應(yīng)用前景十分廣泛。

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Study on Two Shapes of RPFC－ⅠFiber Adsorbing Ammonia Gas

HUANG Zuo－h(huán)ua1，TIAN Zhen －bang2，HUANG Wei－qing2，ZHANG Xiao－zhuan2，SHA Bao － feng2，ZHAO Liang1，2
(1.Henan G＆D Environmental and Chemicals Co.Ltd ，Zhengzhou 450008，China;2.Institute of Chemistry，Henan Academy of Sciences，Zhengzhou 450002，China)

TQ425.23

A

1003－3467(2012)13－027－04

2012－05－21

其金項目:國家獨聯(lián)體項目(DZ20094100003)

黃做華(1981－)，男，助理工程師，從事水質(zhì)及空氣凈化研究工作，電話:13598868695。