两种形式的RPFC－Ⅰ纤维对氨气吸附的研究

黄做华，田振邦，黄伟庆，张小转，沙保峰，赵 亮，

(1.河南高的环境与化学有限公司，河南郑州 450008;2.河南省科学院化学研究所有限公司，河南郑州 450002)

·开发与研究·

两种形式的RPFC－Ⅰ纤维对氨气吸附的研究

黄做华1，田振邦2，黄伟庆2，张小转2，沙保峰2，赵 亮1，2

(1.河南高的环境与化学有限公司，河南郑州 450008;2.河南省科学院化学研究所有限公司，河南郑州 450002)

考察了RPFC－Ⅰ纤维及无纺布对氨气的静态吸附性能及动态穿透吸附效果。研究表明，两种形式的RPFC－Ⅰ纤维对氨气均具有很好的静态吸附性能，且吸附容量均在90mg/g左右;RPFC－Ⅰ纤维对氨气具有很好的动态穿透吸附性能，动态穿透吸附87.5min后，去除率达到98.5%。对比说明RPFC－Ⅰ纤维本身性能几乎不受其使用形式的影响，对氨气都保持着很好的吸附效果。

RPFC－Ⅰ纤维;氨气;静态吸附;动态穿透吸附

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

与传统的颗粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纤维、离子交换树脂相比，离子交换纤维吸附剂具有有效比表面积大、吸附速度快、易再生及能以多种存在形式(乱纤维、纤维束、无纺布等)在不同场合下方便地使用等优点，在空气净化及个体防护运用方面国内外均有报道［1－8］。RPFC－Ⅰ是我们实验室自制的离子交换纤维材料，是以腈纶纤维为基体，通过一系列功能基改性化学反应而制得的一种新型弱酸性功能纤维材料，其对氨气具有很好的静态吸附性能和动态穿透吸附去除效果，未来应用前景广泛。

1 实验部分

1.1 材料、试剂及仪器

材料:RPFC－Ⅰ纤维及无纺布(单羧基氢型纤维)，对腈纶纤维进行化学改性而制得。试剂:硫酸(AR)，洛阳市化学试剂厂;酒石酸钾钠(AR)，天津市科密欧化学试剂有限公司;氯化高汞(AR)，贵州省铜仁化学试剂厂;氯化铵(AR)，河南焦作市化工厂;碘化钾(AR)，上海化学试剂厂;氢氧化钾(AR)，国药集团化学试剂有限公司。仪器:M004－NH3数显氨气传感器，河南汉威电子股份有限公司;电子天平、722N型可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验

1.2.1静态吸附实验

实验条件:体系容积，0.49m3;相对湿度，55%±1%;温度，20℃ ±1℃;吸附时间，2h。

实验过程(图1):准确称取1.000g的纤维材料于吸收池中，于密闭体系内加入定量氨气，充分混合后，打开气泵进行吸附试验。试验结束后，取出纤维，用浓度为0.1mol/L H2SO4溶液浸泡脱吸。按照《GB7479－87水质氨的测定纳氏试剂比色法》测定脱吸液中氨的浓度，计算纤维对氨气的吸附量。

图1 氨气静态吸附试验装置图

1.2.2 动态吸附实验

实验过程(图2):准确称取1.500g的纤维材料，通过用水浸湿和离心机甩干调节其含水率。将具有一定含水率的纤维装于吸收池中，打开NH3气源阀门，调好气体流量并开始计时，当检测器显示氨气已穿透纤维层时停止试验。取出纤维，用浓度为0.1mol/L H2SO4溶液浸泡脱吸。按照《GB7479－87水质氨的测定纳氏试剂比色法》测定脱吸液中氨的浓度，计算纤维对氨气的吸附量。

图2 动态吸附试验装置图

2 结果与讨论

2.1 静态吸附

2.1.1 体系中氨气浓度对两种形式RPFC－Ⅰ纤维吸附氨气的影响

由图3可知，在其他条件不变情况下，RPFC－Ⅰ纤维及无纺布吸附氨气的量与体系中氨气初始浓度的大小呈明显的线性关系，且随着体系中初始氨气浓度的增大而显著增大。RPFC－Ⅰ纤维加工成无纺布形态后，并没有影响其对氨气的吸附去除效果。

图3 体系中氨气浓度对RPFC－Ⅰ纤维及无纺布吸氨量的影响

2.1.2 两种形式RPFC－Ⅰ纤维吸附氨气的容量

由表1可知，在静态吸附实验中，氨气初始浓度在375～612mg/m3的范围内，虽然吸附时间不同，但RPFC－Ⅰ纤维及无纺布吸附氨气的量没有发生明显变化，均在90mg/g左右。

表1 RPFC－Ⅰ纤维吸附氨气的容量及实验条件

2.2 动态吸附实验

2.2.1 两种形式RPFC－Ⅰ纤维动态穿透吸附氨气效果

吸附效果如图4所示。

图4 气体流量0.5L/min时穿透时间与RPFC－Ⅰ纤维含水率关系

图5 气体流量1L/min时穿透时间与RPFC－Ⅰ纤维含水率关系

图6 气体流体0.5L/min时穿透时间与腈纶纤维含水率

图7 穿透时间与RPFCI－无纺布含水率关系

图4、5、6实验条件:氨气浓度1355mg/m3±35mg/m3，填料池内径22mm，填料长度49mm，室温20.0～21.0℃;不同的是图 4、6气体流量为 0.5L/min，图5气体流量为1L/min。

图7实验条件:氨气浓度1355mg/m3±35mg/m3，填料池内径34mm，填料长度14mm，室温为20.0～21.0℃;气体流量为1L/min。

2.2.1.1 纤维含水率对穿透吸附的影响

由图4、5、6、7可知，RPFC － Ⅰ纤维及无纺布对氨气的吸附穿透时间随着纤维含水率增大而增大，直至被穿透;而腈纶纤维却不同，含水率大与小，其对氨气都没有吸附性能。由此说明水分的存在，使得RPFC－Ⅰ纤维及无纺布表面特殊活性官能团(--COOH)得以活化，从而在很大程度上影响着RPFC－Ⅰ纤维对氨气的动态穿透吸附去除效果，而腈纶纤维表面无特殊活性官能团(--COOH)存在，使得腈纶纤维对氨气的吸附量非常有限，且含水率对其吸附量的增加无明显促进作用。2.2.1.2 气体流量对穿透吸附的影响

由图4、5可知，在其他实验条件不变的情况下，当气体流量增大一倍，RPFC－Ⅰ纤维含水率小于30%时，吸附穿透时间并非减半下降，而是大幅度的下降;含水率大于30%时，吸附穿透时间相应减少，在含水率都为55%的情况下，最大穿透吸附时间分别为173min、87.5min，但其对氨气的吸附总量并没有发生明显变化，分别为 116.6mg、115.2mg，由此说明RPFC－Ⅰ纤维在含水率较高情况下对氨气具有很好的动态穿透吸附性能。

2.2.1.3 填料池长径比大小对穿透吸附的影响

由图3可知，RPFC－Ⅰ纤维加工成无纺布形态后，并没有影响其对氨气的吸附效果，结合图5、7及实验条件可知，填料池长径比大小直接影响着RPFC－Ⅰ纤维对氨气动态穿透吸附效果，长径比越大，RPFC－Ⅰ纤维对氨气的动态穿透吸附去除效果越好，长径比越小，容易引起局部穿透，从而影响纤维对氨气的吸附穿透去除效果。

2.2.2 RPFC－Ⅰ纤维对氨气的动态穿透吸附去除效果

表2 RPFC－Ⅰ纤维吸附氨气的动态穿透实验数据

由表2可知，在氨气浓度高达1255mg/m3、浸后RPFC－Ⅰ纤维含水率为55.4%、用量为1.500g、气体流量为1L/min的条件下，二次重复实验结果表明，RPFC－Ⅰ纤维对氨气的吸附穿透时间均高达 87.5min，且通过氨气的总量高达 109.8mg，穿透后尾气吸收液中氨气的量仅为1.7mg、3.2mg，RPFC－Ⅰ纤维对氨气的动态穿透吸附去除率分别高达98.5%、97.1%。表2数据表明，RPFC－Ⅰ纤维对氨气具有很好的动态穿透吸附去除效果。

3 结论

RPFC－Ⅰ纤维及加工后的无纺布对氨气都具有很好的吸附净化效果，对氨气的静态吸附容量均在90mg/g左右，其吸附氨气的量与体系中氨气的初始浓度呈明显的线性关系，且吸附氨气的容量随着氨气初始浓度的增大而显著增大;RPFC－Ⅰ纤维对氨气具有很好的动态穿透吸附去除效果，在氨气浓度高达1255mg/m3情况下，对氨气的吸附穿透时间高达87.5min、去除率高达98.5%。RPFC－Ⅰ纤维对氨气的良好吸附净化性能，加之应用形式灵活多样，为其应用于空气净化及个体防护奠定了良好的基石，未来应用前景十分广泛。

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

HUANG Zuo－hua1，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

其金项目:国家独联体项目(DZ20094100003)

黄做华(1981－)，男，助理工程师，从事水质及空气净化研究工作，电话:13598868695。