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活性炭處理室內(nèi)有機污染物及其再生技術(shù)的研究 項目負(fù)責(zé)人 唐明緯指導(dǎo)教師 許艷紅劉盛項目成員 孫詩文種軍濤林楊高琪 申請理由立項背景項目的特色與創(chuàng)新之處實施方案項目研究預(yù)期成果 人力資源設(shè)備支撐技術(shù)支持 申請理由 人的一生有90 的時間在室內(nèi)度過 室內(nèi)空氣與人體的健康息息相關(guān) 中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會調(diào)查顯示 68 的疾病是由于室內(nèi)污染造成的 美國專家檢測發(fā)現(xiàn) 在室內(nèi)空氣中存在500多種揮發(fā)性有機物 其中致癌物質(zhì)就有20多種 致病病毒200多種 危害較大的主要有 甲醛 苯 氨以及酯 三氯乙烯等 室內(nèi)空氣的污染程度要比室外嚴(yán)重2 5倍 有時可達(dá)到100倍 美國等發(fā)達(dá)國家已將室內(nèi)空氣污染歸入危害人類健康的5大環(huán)境因素 立項背景 甲醛 主要來源于室內(nèi)裝修用的膠合板 細(xì)木工板 中密度纖維板和刨花板等 世界衛(wèi)生組織 WHO 證實 甲醛致癌 誘發(fā)兒童白血病 城市兒童白血病患者中 90 的家庭一年內(nèi)進(jìn)行過室內(nèi)裝修 甲苯 主要來自室內(nèi)裝修用的涂料 木器漆 膠黏劑及各種有機溶劑 甲苯對皮膚 粘膜有刺激性 對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用 短時間內(nèi)吸入較高濃度本品可出現(xiàn)眼及上呼吸道明顯的刺激癥狀 眼結(jié)膜及咽部充血 頭暈 頭痛 惡心 嘔吐 胸悶 四肢無力 步態(tài)蹣跚 意識模糊 重癥者可有躁動 抽搐 昏迷 三 項目的特色與創(chuàng)新之處 1 活性炭是國際公認(rèn)的吸毒能手 可以吸附大多數(shù)污染物質(zhì) 無化學(xué)添加劑 對人體沒有影響 2 活性炭電化學(xué)再生法是一種正在研究的新型活性炭再生技術(shù) 3 活性炭電化學(xué)再生方法操作方便且效率高 能耗低 其處理對象所受局限性較小 并且可以有效地避免二次污染 4 活性炭電化學(xué)再生法的另一個優(yōu)點是比較容易形成設(shè)備化 電解時電流的可控制性強 具有很好的靈活性 在實際運行中 對管理的要求較低 5 活性炭電化學(xué)再生法更有利于家庭型使用 更有效的治理室內(nèi)空氣污染問題 實現(xiàn)活性炭的再生大大的提高了活性炭的利用價值和經(jīng)濟效益 四 實施方案 地點的選擇 以剛完成裝修的房子為實驗地點 實驗裝置及材料 新的活性炭 甲醛檢測儀 甲苯檢測儀 活性炭電化學(xué)再生裝置等 檢測的步驟 首先 通過甲醛檢測儀以及甲苯檢測儀來檢測室內(nèi)特定區(qū)域空氣中的甲醛及甲苯的含量 用新的活性炭來吸附室內(nèi)該區(qū)域的甲醛及甲苯 然后通過儀器檢測室內(nèi)甲醛和甲苯的量 確定被吸收的量 其次 用電化學(xué)法將吸附污染物質(zhì)后的活性炭進(jìn)行再生處理 把再生后的活性炭放入室內(nèi)特定區(qū)域繼續(xù)進(jìn)行吸附作用 通過檢測再生活性炭所吸附的甲醛及甲苯的量 與新的活性炭的吸附甲醛及甲苯的能力進(jìn)行比較 來判斷再生后活性炭的吸附能力 最后 通過反復(fù)用電化學(xué)再生法實現(xiàn)活性炭的循環(huán)再生 研究循環(huán)再生的活性炭的吸附能力的變化及其有效可再生次數(shù) 實驗結(jié)果分析 通過計算實驗過程中消耗的實驗材料及費用 來衡量該方案的實用性和應(yīng)用價值 判斷其是否適合大眾性的推廣及特定領(lǐng)域應(yīng)用等問題 五 項目研究預(yù)期成果 利用活性炭吸附技術(shù)去除室內(nèi)空氣中的有機污染物 并研究影響吸附能力的因素 利用操作簡單 效率高 能耗低的電化學(xué)方法處理飽和的活性炭 實現(xiàn)再生活性炭的再生效率達(dá)到85 增加活性炭的利用次數(shù) 有效減少二次污染 我們可能申請電化學(xué)再生裝置專利 與廠家合作制作成產(chǎn)品 更好的解決室內(nèi)空氣污染問題 造福社會 在國內(nèi)期刊發(fā)表1 2篇論文 形成3 5篇本科生畢業(yè)論文 三 實施方案及技術(shù)路線 裝修除味 室內(nèi)空氣凈化 甲醛 苯等的去除 苯 甲苯 二甲苯 丙酮 油氣 CS2等有機溶劑吸附與回收 活性炭是一種很細(xì)小的炭粒有很大的表面積 具有豐富的微孔 具有很強的吸附能力 由于炭粒的表面積很大 所以能與氣體 雜質(zhì) 充分接觸 當(dāng)這些氣體 雜質(zhì) 被微孔吸附 起凈化作用 活性炭是國際公認(rèn)的吸毒能手 無化學(xué)添加劑 對人體無影響 現(xiàn)存解決活性炭再生的幾種辦法 1 熱再生法2 生物再生法3 濕式氧化再生法4 溶劑再生法5 電化學(xué)再生法 電化學(xué)再生法 電化學(xué)再生法原理 實驗中將擴展陽極的電解方法和化學(xué)氧化結(jié)合 利用電解使吸附質(zhì)能較快的脫離顆粒性活性炭的表面進(jìn)入到溶液中去 然后用陽極產(chǎn)生的氧化劑將其氧化分解 從而達(dá)到再生的目的 電化學(xué)再生法原理 陽極反應(yīng)為 2CL 2e CL24OH 4e 2H2O O2在水溶液中新生態(tài)的cl2能與水發(fā)生以下反應(yīng) CL2 H2O HCLO HCL這樣在電解液中就存在強氧化劑的HCLO和CL2 它們可以將吸附在活性炭上和溶液中的吸附質(zhì)氧化 從活性炭中解吸出來 從而達(dá)到再生活性炭的目的 陰極反應(yīng)為 2H2O 2e H2 2OH 電化學(xué)再生法裝置 如圖所示為顆?；钚蕴侩娀瘜W(xué)再生裝置 采用絕緣和密封性能良好的惰性塑料材料做成電解槽 槽長9 5cm 寬8 0cm 高8 9cm 有效容積為676 4cm3 用長8 5cm 高7 0cm 有效電解面積59 5cm2石墨電極為極板 電化學(xué)再生法步驟 試驗步驟 1 將吸附污染物后的活性炭 放入電解槽 2 將NaCL溶液加入電解槽中攪勻 炭水體積比為9 1 然后將電極板裝好 接好電源 將電解槽密封好 接通直流穩(wěn)壓電源 調(diào)整電流為300mA 并保持電流穩(wěn)定 3 5小時后電解完成 將再生后的活性炭活性炭取出