活性炭高選擇性凈化醫(yī)用一氧化氮中二氧化氮的特性研究.pdf

1、一氧化氮（NO）因是“血管內(nèi)皮衍生的舒張因子”而在臨床醫(yī)學(xué)救治方面逐步得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)現(xiàn)有鋼瓶稀釋獲得的可吸入性NO（iNO）中存在少量有毒二氧化氮（NO2），以及空氣電弧放電合成醫(yī)用NO 過程中產(chǎn)生的少量NO2 必須高效凈化去除問題，本文采用活性炭為吸附劑，實(shí)驗(yàn)研究了活性炭選擇性吸附去除NO中的NO2 特性，通過對(duì)活性炭孔結(jié)構(gòu)特征及表面酸堿官能團(tuán)的分析，研究了活性炭高選擇性去除NO中的NO2的吸附機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，研制出對(duì)NO2 具

2、有高選擇性吸附特性的吸附劑。主要研究成果如下：
　　 （1）為了評(píng)價(jià)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)活性炭吸附NO中NO2的特性，在實(shí)驗(yàn)研究四種活性炭吸附劑（1＃、2＃、3＃、4＃）吸附NO中NO2 性能的基礎(chǔ)上，利用定積分原理，提出利用吸附容量進(jìn)行活性炭選擇性評(píng)價(jià)公式。利用比表面積分析儀分析了活性炭的孔結(jié)構(gòu)特征，并計(jì)算了其分形維數(shù)。結(jié)果表明：1＃和4＃吸附劑對(duì)NO2的高選擇性吸附與其具有高的總比表面積有關(guān)，而分形維數(shù)說明活性炭表面粗糙程度與比表面

3、積沒有直接關(guān)系。
　　 （2）Boehm 滴定測試分析研究表明：1＃和4＃吸附劑表面官能團(tuán)主要是酸性基團(tuán)，堿性基團(tuán)甚微，2＃和3＃則以堿性基團(tuán)為主，酸性基團(tuán)較少。這暗示酸性基團(tuán)有利于對(duì)NO2 酸性氣體的吸附，這與文獻(xiàn)報(bào)道的酸性基團(tuán)有利于堿性物質(zhì)的吸附現(xiàn)象不同。為了解釋該現(xiàn)象，本文首次提出利用偶極矩和鍵級(jí)理論解析了酸性基團(tuán)有利于對(duì)NO2的吸附，可能是由于NO2 極性強(qiáng)于NO，NO2中的N-O 更易受到破壞所致。
　　 （3

4、）H2O2，HNO3，NH3·H2O，NaOH分別對(duì)活性炭進(jìn)行改性的結(jié)果表明：酸改性比堿改性要好，酸改性活性炭能提高其對(duì)NO2的選擇性吸附。Boehm滴定和FTIR的測試表明了酸性改性強(qiáng)化了羧基C=O在非芳香羧酸或內(nèi)酯結(jié)構(gòu)上的伸縮振動(dòng)而堿改性則弱化甚至讓該基團(tuán)消失，即經(jīng)過酸性（氧化）試劑改性的活性炭其酸性基團(tuán)明顯增加，堿性亦然。浸漬Mg(NO3)2的兩種活性炭在高溫處理后對(duì)NO的吸附基本不變，而對(duì)NO2的吸附性能更好。
　　 （

5、4）常溫常壓下的變溫吸附試驗(yàn)表明，活性炭受溫度變化的影響極易脫附。兩次加熱再生后的活性炭對(duì)NO2的吸附效果都比H2O2 首次再生的效果好。
　　 （5）通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研制出9組顆粒狀核桃殼活性炭。通過吸附容量評(píng)價(jià)，得到了制備核桃殼活性炭的最佳工藝參數(shù)：殼堿比6:1，活化溫度為600℃，活化時(shí)間為1h。該工藝條件下制備的核桃殼活性炭對(duì)NO中NO2的選擇性吸附達(dá)到U=0.73,UNO2，NO S=32.96，NO2/NO在吸附的