摘 要

装修材料的多样化导致了室内甲醛的含量越来越高，这将会对人们的身体造成严重的伤害，因此人们提高了对室内甲醛危害的关注度，加大了对如何去除室内甲醛方法的研究。

本文中通过以壳聚糖和正硅酸四乙酯为原料，采用溶胶凝胶法制备出壳聚糖-SiO₂气凝胶作为甲醛吸附剂，然后用酚试剂分光光度法检测其对甲醛气体的吸附效果。从实验结果得出壳聚糖-SiO₂气凝胶对甲醛的吸附率随时间的推移越来越高，最后吸附率达到97.20%，由此可见该吸附剂去除甲醛非常的高效。

关键词：壳聚糖 二氧化硅 气凝胶 甲醛 吸附

Adsorption of formaldehyde on chitosan-silica aerogel

Abstract

The diversity of decoration materials leads to the increasing content of indoor formaldehyde, which will cause serious harm to people's health. Therefore, people have increased their attention to indoor formaldehyde hazards and increase the research on how to remove indoor formaldehyde.

In this paper, chitosan-silica aerogel was prepared as a formaldehyde adsorbent by sol-gel method using chitosan and tetraethyl orthosilicate as raw materials, and then the formaldehyde gas was detected by phenol reagent spectrophotometry. The adsorption effect. The experimental results show that the adsorption rate of formaldehyde by chitosan-silica aerogel is higher and higher with time, and the adsorption rate reaches 97.20%. It can be seen that the adsorbent removes formaldehyde very efficiently.

Key words: Chitosan; silica; aerogel; formaldehyde; adsorption

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2壳聚糖的概述和应用 1

1.2.1壳聚糖的概述 1

1.2.2壳聚糖的吸附应用 1

1.3气凝胶的概述 2

1.4气凝胶的制备 3

1.4.1溶胶凝胶法 3

1.4.2干燥工艺 3

1.5甲醛概述 4

1.5.1甲醛的介绍 4

1.5.2甲醛的来源 5

1.5.3甲醛的危害 5

1.6壳聚糖-SiO₂气凝胶制备的研究 5

1.7研究目的、途径以及意义 5

第二章 实验部分 7

2.1壳聚糖-SiO₂气凝胶制备 7

2.1.1实验原理 7

2.1.2实验试剂和仪器 7

2.1.3实验内容 8

2.2甲醛吸附测定 9

2.2.1实验原理 9

2.2.2实验试剂和仪器 9

2.2.3实验内容 9

2.2.4测定与计算方法 11

2.3本章总结 12

第三章 实验结果与讨论 13

3.1壳聚糖-SiO₂气凝胶的表面形貌和失重率 13

3.1.1表面形貌 13

3.1.2失重率 13

3.2壳聚糖-SiO₂气凝胶对甲醛的吸附效果 14

第四章 结论与展望 16

4.1结论 16

4.2展望 16

参考文献 18

致谢 20

第一章 文献综述

1.1引言

随着社会的不断的发展，空气中的甲醛含量越来越高，尤其是现在的室内甲醛含量特别的高，而且人大部分的时间都是生活在室内，室内甲醛含量的增加对人们的身体造成了严重的伤害。甲醛是一种室内气体污染物，甲醛的主要来源是装修用品^[1-2]。当人们处于甲醛浓度较高的环境中时，人的身体会产生各种不适症状，人长期接触甲醛会对身体造成严重的健康问题，包括呼吸系统疾病，皮肤刺激和癌症。甲醛被列为了一类致癌物质^[3]。

现在有几种方法用于室内的甲醛去除，例如吸附（物理吸附和化学吸附）法，臭氧氧化法，光催化氧化法和金属氧化物法。很长时间以来，吸附法成为去除室内甲醛最常用的方法。长时间以来，人们用的最多的方法是吸附法，这种方法用起来比较方便简单，吸附效果也非常好，同时用这种方法也比较便宜。通常刚装修过的房子人们都会放一些活性炭来去除室内甲醛。

1.2壳聚糖的概述和应用

1.2.1壳聚糖的概述

壳聚糖没有毒性、没有味道，在水和大部分的有机溶剂中它不溶解，但是在稀醋酸溶液和稀盐酸溶液中溶解。当pH值小于6.5的时候，壳聚糖含有的氨基质子化，此时该物质溶解性较好。而且当溶液的pH值小于5的时候，壳聚糖可以溶解然后形成比较粘稠的液体，向液体中加入碱使其呈碱性后可以形成凝胶。在壳聚糖的结构中有羟基和氨基基团，因此其容易发生很多化学反应同时生成多种不同性能的衍生物^[4]。

壳聚糖中有着许多的-NH₂和-OH，它们可以为很多反应提供活性位点。此外，壳聚糖可以从自然界中广泛得到、成本也非常低，它还拥有很好的生物降解性和生物相容性。从壳聚糖的特性和优点来看其可以作为一种良好的骨架材料。

1.2.2壳聚糖的吸附应用

壳聚糖有一个非常显著的能力就是它的吸附能力，在它的结构中有氨基和羟基活性基团，可以用来吸附吸附很多低分子量的污染物，比如许多的阴离子、染液、重金属离子和混合污染物等，都可以被壳聚糖吸附。Bhatnagar等介绍了壳聚糖和它的衍生物在去除水中多种污染物方面的研究，同时又很详细的讲述了多种不同的吸附机理^[5]。

因为当壳聚糖结构中的氨基与重金属离子接触时会发生络合反应生成螯合物，所以壳聚糖有着很好的吸附重金属离子的能力。Huang等用α酮戊二酸-壳聚糖的壳聚糖衍生物和壳聚糖进行吸附实验检测这两种壳聚糖对溶液中三价铁离子的吸附能力，检测出来的吸附能力结果分别为85 mg/g、35 mg/g，从结果可以看壳聚糖衍生物的吸附能力较好^[6]。

Hong等用磁性壳聚糖微球进行了其对污水处理的实验，从中看出，壳聚糖微球在酸性条件下除色能力非常的好，在pH值为3和pH值为7这两种情况下检测其吸附甲基橙的能力，结果为在pH值为3情况下的吸附量是pH值为7情况下的三倍^[7]。

1.3气凝胶的概述

第一个提出了气凝胶的概念是Kistler在1931年的时候提出来的，他把硅酸钠水溶液酸性条件下进行浓缩，把二氧化硅溶解在超临界水中，用乙醇溶剂交换之后进行干燥得到了最初的气凝胶，所以他认为气凝胶是湿凝胶经过干燥所制备的^[8]。但是由于最初的气凝胶的制备周期很长、而且它的成本也很高和力学性能方面较差，因此当时的这个研究只是在实验室范围，没有进行其他方面的研究。直到1966年时，Peri用了一步法制备出了硅气凝胶，没有了复杂的溶剂交换过程，这使得气凝胶的制备方法开始变得方便简单，气凝胶也变得容易得到，因此慢慢的研究人员对它的注意力增加^[9]。1970年左右时，Cantin经过了很长时间的研究发现了SiO₂气凝胶具有非常低的热导率这一特性，并且把它用在了探测器中作为隔热材料^[10]。这个应用使得人们对于气凝胶的隔热能力有了更加全新的认识。80年代末时，Pekala等制备出了世界上第一种有机气凝胶，他们用甲醛和间苯二酚来作为前驱体，制备出了间苯二酚-甲醛气凝胶^[11]。一段时间过后 Pekala把间苯二酚-甲醛气凝胶进行了高温热解得到了炭气凝胶^[12]。这个发现为气凝胶的后续研究开创出了全新的领域。

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