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活性炭陶瓷的制备及甲醛吸附特性的研究 摘要：以硅藻土及椰壳活性炭为主要原料制备活性炭陶瓷。研究了活性炭含量与烧成 工艺对材料体积密度、气孔率、抗压强度、碘吸附值和碳含量的影响。对比分析了不同 环境温度和吸附时间对材料甲醛吸附性能的影响。结果表明：硅藻土与椰壳活性炭比值 3 为 7 ∶3，烧成温度为 800℃时材料的各项性能最佳，此时体积密度为 1.11g/cm ，气孔 率为 51.98% ，抗压强度为 14.02MPa，碘吸附值为 352.14mg/g，碳含量为25.46% 。活 性炭陶瓷材料的甲醛吸附率受环境温度和吸附时间的影响很大。当环境温度为 30℃， 吸附时间为 72h 时，该材料对甲醛吸附达到饱和状态。 关键词：硅藻土 椰壳活性炭 甲醛吸附 1 引言 甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质中的氨基集合生成甲酰化蛋白，是室内可挥发有机 [1] [2] 化合物中的主要成分 。甲醛对人体健康有很大的危害 ，主要表现在嗅觉异常、刺激、 过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。目前国内外去除甲醛污染物的 方法主要有：化学法，光触媒分解法和活性炭吸附法等[3-4] 。活性炭吸附法是除甲醛的 最常用技术，具有成本低、使用方便、效果好等优点。但目前的活性炭制品大多为粉状 或粒状，普遍存在强度低，易碎，无法成型，寿命短，回收与再生困难，易造成二次污 [5] 染等诸多问题 ，并且还存在运输、储存难等缺点。因此，研制低成本、高强度、高吸 附的成型活性炭材料成为当前研究的热点与难点[6-8] 。 本文采用硅藻土和椰壳活性炭为主要原料，制备一种新型活性炭陶瓷材料，探讨了 该材料的性能及该材料在不同条件下对甲醛的吸附性能，为活性炭陶瓷材料在空气净化 方面的应用提供了基础数据和理论基础。 2 实验原料与方法 2.1 原料试剂 （一）原料 椰壳活性炭（分析纯），福建省龙创碳业有限公司；生硅藻土（食品级），产自浙江。 （二）试剂 可溶性淀粉（分析纯），硫代硫酸钠（分析纯），碘化钾（分析纯），重铬酸钾，碘 （分析纯），甲醛（分析纯）。 2.2 样品制备 硅藻土在 80℃下干燥24 h 后碎过过 80 目筛备用，椰壳活性炭的掺加比例分别（质 量分数，%) 为 10%、15%、20% 、25% 、30%、40% 、50% 。将不同配比的原料充分混 合均匀后，缓慢加入 25% 的水，混匀后过筛（8 目），封于塑料袋内，陈腐一天。然后 浆陈腐后的坯料取出，成型为柱状Φ3 cm ×3 cm 样品，再经 80℃干燥24 h 后分别置 于电阻炉中烧成，以 200 ℃/h 的升温速率烧至设定的温度（烧成温度分别为 600℃、 700℃、750℃、800℃、850℃ 和 900℃），保温时间为 2 h ，随炉冷却，取出，即制得 样品。 2.3 测试及表征 参照国标 GB /T12496.8-1999 来测定活性炭的碘吸附值。用 CYQ 数显式工程陶瓷 抗压强度测试仪测定样品的抗压强度。采用 Vario EL III 元素分析仪对试样含碳量进行 测定。用 PhilipsXL30ESEM 扫描电镜观察试样的显微结构。 甲醛的吸附量测定采用气体静态吸附量（重量法）的测量方法。 3 实验结果分析及讨论 3.1 活性炭含量对活性炭陶瓷材料性能的影响 不同活性炭含量对活性炭陶瓷材料各项性能指标的影响如图 1、图2 所示。 从图 1、图2 可以看出：随着活性炭含量的增加，活性炭陶瓷材料的体积密度和抗压强 3 3 度降低而显气孔率和碘吸附值随之升高，体积密度从 1.19g/cm 下降到 0.94g/cm ，抗压 强度则从 24.72MPa 下降到 5.38Mpa，而显气孔率从 48.21%升高到 55.0