竹炭净化文物保存微环境中低浓度二氧化硫工艺及机理研究
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虽然室内环境中二氧化硫浓度很低但依然会对文物产生极大损伤,而且还可能增强其他污染物对文物的损伤。因此,研究适用于馆臧文物保存环境空气净化的技术需予以特别关注本文围绕竹炭对文物保存环境中微量二氧化硫的净化展开研究,比较了竹炭粒径、竹炭量、入口浓度、停留时间等不同操作条件下对SO2净化效果的影响;通过对吸附曲线的拟合分析获得竹炭对SO2的吸附容量并建立了竹炭使用寿命的数学模型;为进一步强化吸附作用,比较了竹炭超声改性和微波改性的效果,提高了其SO2的净化效果;通过SEM和EDS分析了改性前后竹炭表面的孔隙特征及C、O元素含量之比,分别考察了在水、有机酸或NOx存在的情况下竹炭对SO2吸附净化效果;通过XPS、FTIR和Boehm滴定分析了官能团吸附机理的关系;基于实际应用,将空气净化和湿度调节两者结合,研究了净化过程和调湿过程之间的相互影响。结果表明;当竹炭量为11 g,入口流速为1 L/min时,竹炭的净化效果最高,接近100%;经过超声改性法和微波改性法处理的1g竹炭对52 ppbSO2的净化效果也能达98%以上,且微波改性法略优于超声改性;竹炭对SO2的净化在相对湿度为40%到60%的情况下表现最佳,低浓度的NOx和有机酸对竹炭净化SO2没有明显影响;竹炭表面的C-O-和C=O基团的含量与其净化作用有很大关联。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 概述 | 第11-14页 |
1.1 研究背景 | 第11-13页 |
1.1.1 我国馆藏文物保存环境现状概述 | 第11页 |
1.1.2 环境因素对馆藏文物的影响 | 第11-13页 |
1.2 研究的目的意义 | 第13-14页 |
第2章 国内外研究动态 | 第14-29页 |
2.1 室内空气净化技术简介 | 第14-17页 |
2.1.1 室内空气净化技术 | 第14-17页 |
2.1.2 室内空气净化材料 | 第17页 |
2.2 吸附法在硫氧化物治理领域中的应用 | 第17-19页 |
2.3 博物馆内二氧化硫污染现状状及控制方法 | 第19-21页 |
2.3.1 国内外博物馆中二氧化硫的现状 | 第19-20页 |
2.3.2 室内痕量二氧化硫的处理与控制方法 | 第20-21页 |
2.4 炭材料的改性方式 | 第21-23页 |
2.4.1 表面改性方法 | 第21-23页 |
2.4.2 表面改性研究实例 | 第23页 |
2.5 炭材料的表面分析 | 第23-26页 |
2.5.1 生物质炭表面形貌的分析方法 | 第24页 |
2.5.2 生物质炭表面基团的定性分析方法 | 第24-26页 |
2.5.3 生物质炭表面基团的定量分析方法 | 第26页 |
2.6 吸附行为研究 | 第26-27页 |
2.6.1 单分子层吸附理论 | 第26页 |
2.6.2 多分子层吸附理论 | 第26-27页 |
2.6.3 吸附平衡式和吸附动力学研究 | 第27页 |
2.7 本章小结 | 第27-29页 |
第3章 研究方法 | 第29-40页 |
3.1 技术路线 | 第29页 |
3.2 二氧化硫检测方法 | 第29-30页 |
3.3 实验准备 | 第30-31页 |
3.3.1 实验仪器 | 第30页 |
3.3.2 实验材料 | 第30页 |
3.3.3 实验用试剂 | 第30-31页 |
3.4 实验流程 | 第31-34页 |
3.4.1 实验反应器 | 第31-32页 |
3.4.2 净化实验流程 | 第32-33页 |
3.4.3 二氧化硫标准曲线的绘制 | 第33-34页 |
3.4.4 二氧化硫净化效果检测流程 | 第34页 |
3.5 调湿净化实验 | 第34-37页 |
3.5.1 调湿净化系统结构图 | 第34-36页 |
3.5.2 调湿系统控制框图 | 第36页 |
3.5.3 展柜内的净化调湿实验流程 | 第36-37页 |
3.6 质量保证措施 | 第37-40页 |
3.6.1 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法的误差讨论 | 第37-38页 |
3.6.2 二氧化硫浓度校准曲线 | 第38页 |
3.6.3 湿度计校准 | 第38-39页 |
3.6.4 其它控制条件 | 第39-40页 |
第4章 痕量二氧化硫的净化研究 | 第40-60页 |
4.1 实验流程 | 第40页 |
4.2 不同生物质炭对二氧化硫的净化效果比较 | 第40-42页 |
4.3 竹炭净化二氧化硫的研究结果 | 第42-47页 |
4.3.1 竹炭的制备 | 第42页 |
4.3.2 吸附反应操作条件的确定 | 第42-45页 |
4.3.3 吸附反应操作条件的理论分析 | 第45-46页 |
4.3.4 竹炭吸附量 | 第46-47页 |
4.4 建立竹炭寿命数学模型 | 第47-49页 |
4.4.1 计算竹炭寿命的基本讨论 | 第47-48页 |
4.4.2 竹炭寿命的数学模型 | 第48页 |
4.4.3 竹炭使用寿命 | 第48-49页 |
4.5 改性竹炭的吸附净化研究 | 第49-58页 |
4.5.1 改性竹炭制备方法 | 第49页 |
4.5.2 二氧化硫目标浓度的选择 | 第49页 |
4.5.3 超声改性竹炭对二氧化硫的净化效果研究 | 第49-51页 |
4.5.4 微波改性竹炭对二氧化硫的净化效果 | 第51-54页 |
4.5.5 微波改性竹炭的SEM及EDS分析 | 第54-57页 |
4.5.6 不同改性方法处理后竹炭对二氧化硫的净化效果比较 | 第57-58页 |
4.6 本章小结 | 第58-60页 |
第5章 硫氧化物与其他物质竹炭净化的协同性研究 | 第60-67页 |
5.1 二氧化硫与水的净化协同性研究 | 第60-62页 |
5.1.1 不同湿度条件下二氧化硫气体的配制方法 | 第60页 |
5.1.2 实验结果与分析 | 第60-62页 |
5.2 二氧化硫与氮氧化物的净化协同性研究 | 第62-64页 |
5.2.1 二氧化硫和氮氧化物混合气体配制方法 | 第62页 |
5.2.2 实验结果与分析 | 第62-64页 |
5.3 二氧化硫与有机酸的净化协同性研究 | 第64-66页 |
5.3.1 二氧化硫和甲乙酸混合气体的配制方法 | 第64页 |
5.3.2 气相中有机酸浓度的检测 | 第64页 |
5.3.3 实验结果与分析 | 第64-66页 |
5.4 本章小结 | 第66-67页 |
第6章 炭材料对硫氧化物的吸附净化机理研究 | 第67-75页 |
6.1 竹炭表面官能团的定性分析 | 第67-73页 |
6.1.1 X射线光电子能谱分析 | 第67-70页 |
6.1.2 傅里叶红外光谱分析 | 第70-73页 |
6.2 竹炭表面官能团的定量分析 | 第73-74页 |
6.2.1 实验方法 | 第73页 |
6.2.2 实验结果 | 第73-74页 |
6.3 本章小结 | 第74-75页 |
第7章 博物馆展柜内湿度分布研究 | 第75-83页 |
7.1 封闭展柜布点分布情况 | 第75页 |
7.2 连接净化装置的展柜内的湿度变化情况 | 第75-79页 |
7.2.1 实验流程 | 第75-76页 |
7.2.2 净化装置的吸湿性研究 | 第76-77页 |
7.2.3 净化材料的吸湿饱和性研究 | 第77-79页 |
7.3 串联净化调湿装置展柜内的湿度变化情况 | 第79-82页 |
7.3.1 实验流程图 | 第79页 |
7.3.2 不同初始湿度条件下的净化调湿研究 | 第79-82页 |
7.4 本章小结 | 第82-83页 |
第8章 结论和建议 | 第83-85页 |
8.1 结论 | 第83页 |
8.2 不足及建议 | 第83-85页 |
参考文献 | 第85-93页 |
致谢 | 第93-94页 |
附录 | 第94-95页 |
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