高吸附光催化自清洁装饰织物的研发

【摘要】：随着生活水平的提高和生活方式的改变，人们在室内生活的时间越来越长，室内空气质量的优劣直接影响到人们的生活和工作。人们一直认为空气污染严重的是室外。但是从现实情况看，室内空气质量远不如室外大气环境。室内空气污染程度常比室外空气污染严重2～3倍，在某些情况下，甚至可达100多倍。特别是近年来，由挥发性有机物(VOCs)造成的室内空气污染所引发的一系列问题已引起人们广泛关注。这些VOCs主要包括甲醛、苯、低级醇和酮及卤代物等，其中大部分为致癌物质，如苯、氯乙烯等。如何消除这些挥发性有机物，减少其对人体健康带来的威胁，已经成为现在研究的热点问题。 本课题拟利用活性炭的吸附作用和纳米TiO_2的光催化作用，尝试采用两种不同的方法，开发可吸附降解室内有机污染物(主要是甲醛等）的装饰织物。虽然在吸附与降解相结合方面做的比较多的是空调过滤材料，但是作为室内装饰重要组成部分的装饰织物，如果其具有吸附、降解性能，与空调过滤材料相比，其具有与空气直接接触、接触面积大和无需耗能即能对室内气体进行净化的优点，具有更大的潜力。通过本课题的实验，探索生产该织物的最佳工艺流程，为今后该种织物的大量生产提供一定的理论依据。 本课题采用的第一种方法是利用椰炭纤维这一活性炭纤维，开发具有优良吸附性能的椰炭/棉交织装饰织物，而后利用纳米TiO_2对其进行整理，使其具有光催化性能。本课题先测试了椰炭/棉混纺纱线的性能，根据测试结果，得出结论：该纱线的强力较低，毛羽较多，不能满足剑杆织机上机的要求。根据测试结果，研究了纱线的上浆工艺，对纱线进行了上浆，经测试，上浆后的纱线满足上机的要求。于是在剑杆织机上开发了九种不同的椰炭/棉交织装饰织物，经测试，织物对甲醛具有良好的吸附性能，且缎纹织物的吸附性能最好。选用缎纹织物为基布，对其进行纳米TiO_2整理，然后研究其对甲醛的吸附、降解性能。结果表明：当椰炭纤维含量为45%、分散液浓度为85g/L、焙烘温度为180℃时的实验效果最好，此时织物对甲醛的吸附降解率可达到98.70%。 但是椰炭纤维是一种新型纤维，在装饰织物方面应用的较少，目前市场上的装饰织物都是传统织物，针对这一情况，本课题采用第二种方法开发高吸附光催化自清洁装饰织物。第二种方法是选用与椰炭/棉交织物相同规格的纯棉织物为基布，采用纳米TiO_2和活性炭对其进行整理，然后研究其对甲醛的吸附、降解性能。结果表明：当分散液浓度为75g/L、活性炭含量为36%、焙烘温度为178℃时实验效果最好，此时织物对甲醛的吸附降解率可达到98.20%。 【关键词】：甲醛 活性炭 纳米TiO_2 吸附 降解 椰炭纤维
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS106
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 绪论8-22
• 1.1 课题研究缘起8-10
• 1.1.1 室内空气污染现状8-9
• 1.1.2 室内空气污染治理技术9-10
• 1.2 椰炭纤维简介10-12
• 1.2.1 椰炭纤维的制备11
• 1.2.2 椰炭纤维的性能11-12
• 1.3 活性炭概述12-16
• 1.3.1 活性炭的制备与分类12-13
• 1.3.2 活性炭的组成与性能特征13-14
• 1.3.3 活性炭的吸附机理14
• 1.3.4 活性炭的应用14-16
• 1.4 活性炭吸附 VOCs 的研究进展16-17
• 1.5 纳米 TiO_2的光催化机理17-18
• 1.6 纳米 TiO_2光催化的研究进展18-20
• 1.7 课题研究目的20-21
• 1.8 课题研究内容和创新点21-22
• 1.8.1 研究内容21
• 1.8.2 创新点21-22
• 2 实验方法及测试方法的选择22-31
• 2.1. 纳米粒子的分散方法22-23
• 2.2 纳米分散液的制备及粒径分布测试23-25
• 2.2.1 纳米分散液的制备23-24
• 2.2.2 粒径分布测试24-25
• 2.3 测试方法的选择25-30
• 2.3.1 空气中甲醛含量的测定方法25
• 2.3.2 最大吸收波长与标准曲线的确定25-28
• 2.3.3 织物吸附降解甲醛实验28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 椰炭 / 棉交织装饰织物的研发31-39
• 3.1 椰炭 /棉混纺纱线性能测试31-32
• 3.1.1 纱线强力测试31
• 3.1.2 纱线毛羽测试31-32
• 3.2 浆纱实验32-34
• 3.2.1 浆料工艺要求32-33
• 3.2.2 上浆工艺33-34
• 3.3 浆纱性能测试34-35
• 3.3.1 浆纱增强率和减伸率34-35
• 3.3.2 浆纱毛羽降低率35
• 3.4 椰炭 /棉交织装饰织物的开发35-36
• 3.4.1 设计思路35-36
• 3.4.2 织物设计36
• 3.5 织物后处理36-38
• 3.5.1 碱退浆36-37
• 3.5.2 煮练37
• 3.5.3 漂白37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 4 椰炭 / 棉交织装饰织物的性能测试39-44
• 4.1 基本性能测试39-40
• 4.1.1 厚度测试39
• 4.1.2 平方米克重测试39-40
• 4.1.3 透气性测试40
• 4.2 织物吸附甲醛性能测试40-43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 纳米 TiO_2整理椰炭 / 棉交织物吸附降解甲醛性能研究44-51
• 5.1 影响纳米 TiO_2光催化活性的因素44-46
• 5.2 纳米 TiO_2整理椰炭 /棉交织物46-48
• 5.2.1 实验原料与试剂46-47
• 5.2.2 实验仪器47
• 5.2.3 实验方法47
• 5.2.4 织物试样的表征47-48
• 5.3 正交实验48-50
• 5.4 本章小结50-51
• 6 纳米 TiO_2/活性炭整理棉织物吸附降解甲醛性能研究51-61
• 6.1 活性炭吸附 V O Cs 的影响因素51-52
• 6.2 纳米 TiO_2/活性炭整理棉织物52-54
• 6.2.1 实验原料及试剂52
• 6.2.2 实验仪器52
• 6.2.3 实验方法52-53
• 6.2.4 织物试样的表征53-54
• 6.3 实验因素影响分析54-58
• 6.3.1 分散液浓度对织物吸附降解甲醛性能的影响54-55
• 6.3.2 活性炭含量对织物吸附降解甲醛性能的影响55-56
• 6.3.3 焙烘温度对织物吸附降解甲醛性能的影响56-57
• 6.3.4 焙烘时间对织物吸附降解甲醛性能的影响57-58
• 6.4 正交实验设计58-59
• 6.5 本章小结59-61
• 7 结论61-63
• 7.1 本论文取得的结论61-62
• 7.2 创新点62
• 7.3 本论文存在的不足62-63
• 参考文献63-69
• 攻读学位期间发表文章69-72
• 致谢72

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