リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「活性炭素繊維を用いたシックハウスガスの迅速・大量除去技術の開発およびその除去機構の解明」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

活性炭素繊維を用いたシックハウスガスの迅速・大量除去技術の開発およびその除去機構の解明

柳, 棟曣 RYU, DONGYEON リュウ, ドンヨン 九州大学

2020.03.23

概要

世界的な都市化の傾向は、エネルギー消費と輸送需要の急速な増加により大気汚染の危機を引き起こしている。都市部は、窒素酸化物(NOX)、硫黄酸化物(SOX)、揮発性有機化合物(VOC)、 炭化水素などの車両排出ガスの排出により深刻な大気汚染に苦しんでいる。これらの大気汚染物質のうち、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドは、大気や屋内の屋内のシックハウス症候群の原因となる粒子状物質(PM)のシード化合物と見なされる。周囲の空気中の低濃度のアルデヒドを低減および除去するために、活性炭(AC)および活性炭繊維(ACF)が広く使用されている。しかし、問題は、吸着剤のライフサイクル、言い換えれば汚染物質の取り込み量が非常に限られており、頻繁に交換する必要がある。この研究では、著者は ACF を使用してシックハウスガスの迅速かつ大量の除去技術の開発を試みた。開発したアミン添着多孔質媒体によるアルデヒドの除去メカニズムを検討した 。

第 2 章では、ACF に対する二次熱処理(2 次焼成)の効果を調べた。多孔性炭素材料は、ポリアクリロニトリル、ピッチ、セルロース等の様々な前駆体から得られるため、ACF の元素組成や表面官能基等の基本的な物理特性は違う。2 次焼成の温度範囲は約 400〜1400℃の各温度で、窒素雰囲気で焼成し、焼成後のサンプルは、ホルムアルデヒドおよびアセトアルデヒド除去試験により、性能評価を行った。

第 3 章では、焼成したセルロース系 ACF のアセトアルデヒド除去能力を比較して、最も良い除去能力発揮した ACF を選択した。ここでは、ACF を含む多孔性炭素材料の上に一級アミンを添着させるためにアニリンを使用した。この章のすべての炭素材料は、40%の相対湿度下でもアニリンを添着することにより、アセトアルデヒド除去性能が大幅に改善された。アセトアルデヒド除去試験後、ACF に存在する化学物質は 2 次元ガスクロマトグラフィー飛行時間分析によって追跡しメカニズムを解析した。

第 4 章では、ピッチ系 ACF に、人間の体に無害し、効果的な一級アミンを含む尿素と促進剤としての硝酸が共添着した。尿素添着 ACF はホルムアルデヒドを効果的に除去できたが、湿度が高い条件では、除去性能が阻害されることが確認され、硝酸などの酸性物質が ACF に共添着によって改善された。結果として、硝酸はホルムアルデヒドのギ酸への酸化を促進し、その推進力がホルムアルデヒドと尿素の間の全体的な反応を効果的に引き起こすことである。

第 5 章では、開発した ACF 及びその他のサンプルを、外気ガスの条件で検証した。尿素のみ及び尿素硝酸共添着 ACF は、優れたアルデヒド除去能力を示したが、初期 ACF および硝酸のみ添着 ACF は、制限又は悪化した能力を示した。

第 6 章では、 本研究で得られた主な成果について総括した。

この論文で使われている画像

参考文献

[1] R. Zhang, G. Wang, S. Guo, M.L. Zamora, Q. Ying, Y. Lin, W. Wang, M. Hu, Y. Wang (2015). Formation of urban fine particulate matter, Chemical Reviews, 115(10), 3803-3855.

[2] United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2014). World Urbanization Prospects: The 2014 Revision, Highlights (ST/ESA/SER.A/352).

[3] B. Chen, H. Kan, (2008). Air pollution and population health: a global challenge, Environmental health and preventive medicine, 13(2), 94.

[4] W.M. Hodan, W.R. Barnard, (2004). Evaluating the contribution of PM2. 5 precursor gases and re-entrained road emissions to mobile source PM2. 5 particulate matter emissions, MACTEC Federal Programs, Research Triangle Park, NC.

[5] D.A. Missia, E. Demetriou, N. Michael, E.I. Tolis, J.G. Bartzis, (2010). Indoor exposure from building materials: a field study, Atmospheric Environment, 44(35), 4388-4395.

[6] J.T. Brinke, S. Selvin, A.T. Hodgson, W.J. Fisk, M.J. Mendell, C.P. Koshland, J.M. Daisey, (1998). Development of new volatile organic compound (VOC) exposure metrics and their relationship to “sick building syndrome” symptoms, Indoor air, 8(3), 140-152.

[7] J.A. Stolwijk, (1991). Sick-building syndrome, Environmental health perspectives, 95, 99-100.

[8] S.A. Edgerton, M.W. Holdren, D.L. Smith, J.J. Shah, (1989). Inter-urban comparison of ambient volatile organic compound concentrations in U.S. cities, Journal of the Air & Waste Management Association, 39, 729–732.

[9] R. Atkinson, (2000). Atmospheric Chemistry of VOCs and NOx. Atmospheric Environment, 34, 2063–2101.

[10] A.C. Aikin, J.R. Herman, F.J. Maier, C.J. McQuillan, (1982). Atmospheric chemistry of ethane and ethylene. Journal of Geophysical Research: Oceans, 87(C4), 3105–3118.

[11] Crutzen, P. (1979). The role of NO and NO2 in the chemistry of the troposphere and stratosphere. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 7, 443–472.

[12] F. Wang, C. Li, W. Liu, Y. Jin, (2012). Effect of exposure to volatile organic compounds (VOCs) on airway inflammatory response in mice, The Journal of Toxicological Sciences, 37(4), 739-748.

[13] U.S. Environmental Protection Agency. (1990). Cancer Risk from Outdoor Exposure to Air Toxics. PA-450/1-90-004a. Research Triangle Park, NC: Office of Air Quality Planning and Standards.

[14] IARC, (2006). Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans 88, 217–375.

[15] W.H. ORGANIZATION, I.A.F.R.O. CANCER, INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans Formaldehyde, 2-Butoxyethanol, 88 (2006) 497.

[16] M.C. Delhoménie, M. Heitz, (2005). Biofiltration of air: a review, Critical reviews in biotechnology, 25(1-2), 53-72.

[17] World Health Organization. (1990). Indoor air quality: biological contaminants, (No. 31). WHO Regional Office for Europe.

[18] J. Shen, L. Zhao, Y. Liu, (2005). The sampling apparatus of volatile organic compounds for wood composites, Journal of Forestry Research 16(2), 153-154.

[19] Y. Posudin, (2008). Volatile organic compounds in indoor air: Scientific, medical and instrumental aspects, USA: University of Georgia.

[20] C. Yu, D. Crump, (1998). A review of the emission of VOCs from polymeric materials used in buildings, Building and Environment, 33(6), 357-374.

[21] A. Apter, A. Bracker, M. Hodgson, J. Sidman, W. Y. Leung, (1994). Epidemiology of the sick building syndrome, Journal of Allergy and Clinical Immunology, 94(2), 277-288.

[22] M.J. Ruhl, (1993). Recover VOCs via adsorption on activated carbon. Chemical engineering progress, 89(7).

[23] M.H. Stenzel, (1993). Remove organics by activated carbon adsorption. Chemical engineering progress, 89(4), 36.

[24] K.J. Lee, N. Shiratori, G.H. Lee, J. Miyawaki, I. Mochida, S.-H. Yoon, J. Jang, (2010). Activated carbon nanofiber produced from electrospun polyacrylonitrile nanofiber as a highly efficient formaldehyde adsorbent, Carbon, 48, 4248-4255.

[25] K.J. Lee, J. Miyawaki, N. Shiratori, S.-H. Yoon, J. Jang, (2013). Toward an effective adsorbent for polar pollutants: Formaldehyde adsorption by activated carbon, Journal of Hazardous Materials, 260, 82-88.

[26] A.D. Faust, O.M. Aly, (1983). Chemistry of Water Treatment Butterworths, New York, 188.

[27] T. Wigmans, (1989). Industrial aspects of production and use of activated carbons, Carbon, 27(1), 13-22.

[28] C.H. Ao, S. C. Lee, (2003). Enhancement effect of TiO2 immobilized on activated carbon filter for the photodegradation of pollutants at typical indoor air level, Applied Catalysis B: Environmental, 44(3), 191-205.

[29] A.K. Camper, M.W. LeChevallier, S.C. Broadaway, G.A. McFeters, (1986). Bacteria associated with granular activated carbon particles in drinking water, Applied and Environmental Microbiology, 52(3), 434-438.

[30] A. Pal, K. Thu, S. Mitra, I.I. El-Sharkawy, B.B. Saha, H.S. Kil, S.H. Yoon, J. Miyawaki, (2017). Study on biomass derived activated carbons for adsorptive heat pump application, International Journal of Heat and Mass Transfer, 110, 7-19.

[31] C.G. Elliott, T.V. Colby, T.M. Kelly, H.G. Hicks, (1989). Charcoal lung. Bronchiolitis obliterans after aspiration of activated charcoal, Chest, 96 (3), 672–674.

[32] L.Li, S. Liu, J. Liu, (2011). Surface modification of coconut shell based activated carbon for the improvement of hydrophobic VOC removal, Journal of hazardous materials, 192(2), 683-690.

[33] W.D.P. Rengga, M. Sudibandriyo, M. Nasikin, (2013). Adsorption of Low- Concentration Formaldehyde from Air by Siliver and Copper Nano-Particles Attached on Bamboo-based Activated Carbon, International Journal of Chemical Engineering and Applications, 4(5), 332-336.

[34] Y. Song, W. Qiao, S. H. Yoon, I. Mochida, Q. Guo, L. Liu, (2007). Removal of formaldehyde at low concentration using various activated carbon fibers, Journal of applied polymer science, 106(4), 2151-2157.

[35] J. Miyawaki, G.H. Lee, J. Yeh, N. Shiratori, T. Shimohara, I. Mochida, S.-H. Yoon, (2012). Development of carbon-supported hybrid catalyst for clean removal of formaldehyde indoors, Catalysis Today, 185, 278–283.

[36] C.H. Ao, S.C. Lee, J.Z. Yu, J. H. Xu, (2004). Photodegradation of formaldehyde by photocatalyst TiO2: effects on the presences of NO, SO2 and VOCs, Applied Catalysis B: Environmental, 54, 41–50.

[37] C.H. Ao, S.C. Lee, (2005). Indoor air purification by photocatalyst TiO2 immobilized on an activated carbon filter installed in an air cleaner, Chemical Engineering Science, 60, 103 – 109.

[38] H. Tan, J. Wang, S. Yu, K. Zhou, (2015). Support Morphology-Dependent Catalytic Activity of Pd/CeO2 for Formaldehyde Oxidation, Environmental Science & Technology, 49, 8675–8682.

[39] Y. Sekine, (2002). Oxidative decomposition of formaldehyde by metal oxides at room temperature, Atmospheric Environment, 36, 5543–5547.

[40] M. Chi, Y. P. Zhao, (2009). Adsorption of formaldehyde molecule on the intrinsic and Al-doped graphene: a first principle study, Computational Materials Science, 46(4), 1085- 1090.

[41] C. Ma, X. Li, T. Zhu, (2011). Removal of low-concentration formaldehyde in air by adsorption on activated carbon modified by hexamethylene diamine, Carbon, 49, 2869-2877.

[42] Y. Matsuo, Y. Nishino, T. Fukutsuka, Y. Sugie, (2008). Removal of formaldehyde from gas phase by silylated graphite oxide containing amino groups, Carbon, 46, 1159-1174.

[43] D. I. Kim, J. H. Park, S. D. Kim, J. -Y. Lee, J. -H. Yim, J. -K. Jeon, S. H. Park, Y. -K. Park, (2011). Comparison of removal ability of indoor formaldehyde over different materials functionalized with various amine groups, Journal of Industrial Engineering Chemistry, 17, 1- 5

[44] S. Srisuda, B. Virote, (2008). Adsorption of formaldehyde vapor by amine functionalized mesoporous silica materials, Journal of Environmental Science, 20, 379-384.

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る