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室内空气中甲醛的危害属于第一位,甲醛是一种无色易溶的刺激性气体,可经呼吸道吸收,已被国际癌症研究组织确定为人类致癌源,被世界卫生组织确定为致畸形物质。对室内甲醛净化方式及机理的探讨是人们关注的课题。本文以此为研究内容,采用织物负载催化剂的方式来提供对甲醛气氛的净化。其中,对构成织物的纤维材料和所要使用的催化试剂做了筛选;对影响织物与催化剂结合情况的因素做了讨论;对所得功能织物的主要使用性能和可能的损伤做了相应的测试。
(1)在对构成织物的纤维种类的筛选部分,从纤维的各个大类中选择了具有代表性的4种纤维,分别是:粘胶纤维、苎麻纤维、羊毛纤维和细旦涤纶纤维。首先从结构上对这四种纤维做了分析,然后通过初步的实验比较四种纤维空白试样对密闭空间内的甲醛的净化性能,得到羊毛纤维具有更突出的净化效果,对250mL密闭容器中的浓度约为1ppm的气体甲醛30分钟后的净化率达到71.23%,3小时后的净化率达到80.61%。
(2)在对催化剂的选择部分,从理论上探讨了金属酞菁类和金属卟啉类化合物的结构、仿酶催化性能及其影响因素,通过实验筛选了氯化血红素、叶绿素和钴胺素3种天然卟啉化合物,考查了3种粉末本身对甲醛气体的净化作用,得出同样条件下,对250ml密闭空间内初始浓度约为1ppm的甲醛气体3小时后的净化率分别为:65.96%、50.02%和54.1%,综合理论与实验结果确定选用氯化血红素作为本课题的催化剂。
(3)从羊毛大分子和氯化血红素的分子结构上来看,羊毛大分子上具有氨基基团,氯化血红素小分子上具有羧基基团,二者从理论上来看通过氨基与羧基缩合的方式而产生化学键的结合是可能的。本课题在不同温度、不同pH值、不同处理时间以及不同浓度的浸渍溶液中实施负载实验,一方面通过处理之后得到的羊毛功能织物与羊毛织物原样在同样的条件下对密闭空间内的甲醛的净化效果来间接评价羊毛大分子与氯化血红素分子的结合情况,并通过讨论得到较优的处理条件分别为:浸渍溶液的温度为25℃、pH值为7、处理时长为10小时、浸渍溶液的浓度为1g/L,并与空白试样对比,效果的改善为10%以上。另一方面通过分析FTIR的结果发现,羊毛织物在不同条件下处理之后酰胺带的吸收强度均有增强,这说明在不同条件下处理的羊毛大分子和氯化血红素的确发生了不同程度的结合。吸附甲醛对功能织物的红外光谱无明显的影响,且洗涤作用对功能织物有1.2%的恢复性。
(4)评价了优化条件下得到的羊毛功能织物与羊毛织物原样的功能保持性、拉伸性和耐磨性,得出功能织物具有不错的功能保持性,洗涤10次功能下降率仅为1.2%;羊毛织物在浸渍处理前后的经纬向拉伸性能没有受到明显的影响,从摩擦破损时的断裂次数看,其耐磨性也没有发生明显的变化。对功能织物与羊毛织物原样的红外光谱进行拟合分峰,得到酰胺I带的α螺旋、β折叠和无规卷曲(Φ)的含量值的相对变化率分别为4.92%、8.66%和34.04%,说明浸渍处理是在对羊毛织物的结构没有产生明显影响的情况下获得净化甲醛性能的提高的。