PAN活性超細碳纖維氈制備及其對雙酚A的吸附研究.pdf

1、雙酚A(BPA)被廣泛應(yīng)用于粘合劑、建筑材料、包裝材料等的生產(chǎn)中，大量含BPA的產(chǎn)品也隨之進入人們的日常生活，但是BPA屬于內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，對人們的健康具有潛在危害。目前從水體中去除和降解BPA的方法主要有物理法、化學(xué)法及生物降解法。其中以物理法中的吸附處理應(yīng)用最為廣泛。而活性炭纖維(ACF)具有高比表面積和均一的微孔結(jié)構(gòu)在廢水、廢氣處理、水凈化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而用活性超細碳纖維氈對雙酚A的吸附處理研究尚未見報導(dǎo)，因此研究超細活性

2、碳纖維氈吸附劑的制備及其對雙酚A的吸附具有一定的現(xiàn)實意義。
　　 活性超細碳纖維氈（簡稱ASCFM）制備的主要步驟有原絲合成、預(yù)氧化、炭化以及活化。本文首先通過混合溶液聚合法制備了不同分子量的聚丙烯腈(PAN)，然后靜電紡絲制備超細纖維氈并進行預(yù)氧化和炭化。結(jié)果表明，PAN的分子量大于30萬則不利于靜電紡絲，小于5萬則纖維氈發(fā)脆，無法進一步加工處理成碳纖維氈。隨著PAN分子量的升高，碳纖維的直徑和得率增大。此外，抗拉強度測試表明

3、隨著分子量的增大超細碳纖維氈的抗拉強度增加。選擇強度最好的w3試樣的超細炭化纖維氈進行活化研究，其抗拉強度為17.9MPa。
　　 其次，論文以高溫水蒸氣為活化劑，分別采用電加熱活化法和微波加熱活化法進行了活化研究。電加熱活化的ASCFM比表面積隨著活化溫度的增加而增大，活化得率隨著活化溫度的增加而降低，最佳ASCFM試樣Hw3a的比表面積為946.7m2/g，得率為29.5％。微波活化的ASCFM比表面積隨著活化時間的增加而增

4、大，活化得率隨著活化時間的增加而減小，最佳ASCFM試樣Hw3b的比表面積為956.3m2/g，得率為33.3％。綜合比表面積、得率、能耗等方面因素表明，微波活化法優(yōu)于電加熱活化法，最佳活化工藝為：微波高火活化2.5min。Hw3b試樣的孔徑分析顯示ASCFM的孔結(jié)構(gòu)主要由微孔構(gòu)成，孔徑分布在0.9nm附近，幾乎沒有中孔和大孔。
　　 再次，論文將Hw3b試樣應(yīng)用于雙酚A的吸附研究。從靜態(tài)吸附、吸附動力學(xué)、吸附熱力學(xué)、吸附劑再生

5、和重復(fù)利用等角度分析了ASCFM對雙酚A的吸附行為。結(jié)果表明，ASCFM對雙酚A的去除率在第10min就已經(jīng)達到66％以上，可見高比表面積及均勻的微孔分布使ASCFM對雙酚A的吸附速度非常快。ASCFM對原始濃度為80mg/L雙酚A的去除率可達到99％以上，對雙酚A的平衡吸附量可達到140mg/g以上。ASCFM的平衡吸附量隨著BPA初始濃度的增大而增大，隨著溫度的升高而減小，當pH值為2～9時ASCFM對雙酚A的吸附量變化不大（當pH

6、值為4時吸附量達到最大值），當pH值大于9后吸附量明顯下降，說明堿性條件不利于ASCFM對雙酚A的吸附。與擬一級方程相比，擬二級動力學(xué)方程更符合ASCFM對雙酚A的吸附。熱力學(xué)計算顯示雙酚A在ASCFM上的吸附焓變⊿H＜0，自由能變⊿G＜0，說明吸附過程為自發(fā)的放熱過程，⊿G為-24.18～-22.65kJ/mol，接近-20kJ/mol，⊿H為-45.77kJ/mol，絕對值小于60kJ/mol說明ASCFM對雙酚A的吸附主要為物理吸