活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭吸附產生異味的揮發性有機化合物

　　人體會釋放出數百種揮發性有機化合物(VOC)。這些揮發性有機化合物中的一些是造成體味的原因。體臭主要是由細菌代謝以及人體皮膚上汗液和脂質的氧化所產生的。它由各種揮發性化合物組成，例如短鏈脂肪酸，酮，醇和醛。所以需要開發一種可以抑制各種主要促成體味的多功能除臭劑，以改善受影響個體的生活質量。我們發現活性炭對關鍵的體味產生化合物的吸附能力比除臭劑氧化鋅還要高，測試了一種能在皮膚上使用的活性炭除臭材料。

　　除異味活性炭的制作方法

　　活性炭通常用作出色的多功能吸附劑。活性炭的多孔表面可通過將極薄的化合物層粘附到較大的碳表面積上來使各種化學物質失活。它們通常用于吸附去除飲用水和工業用水中的顏色，氣味，味道和不良有機和無機污染物。此外，活性炭常用于許多化學，食品和其他物質的純化。因此，基于我們的發現，活性炭對各種產生體味的化合物表現出高吸附能力，改性后更強。將平均直徑為9.4或40.5μm的活性炭粉與丙烯酸銨共聚物溶液在超純水中完全混合。將平均直徑為0.25μm的二氧化鈦粉末以5-20g的不同濃度添加到混合物中，以制造相應的改性活性炭。在115℃下將樣品干燥2小時后，使用破碎機通過均勻研磨獲得除異味活性炭(圖1)。并且比較了活性炭與除異味活性炭中所含活性炭的吸附能力。

　　圖1：二氧化鈦改性活性炭的示意圖。

　　異味化合物在活性炭上的吸附

　　活性炭是多功能吸附劑。將活性炭對人體中中存在的主要惡臭化合物的吸附能力與作為對照的氧化鋅的吸附能力進行了比較。與氧化鋅相比，活性炭對二乙酰基和2-壬烯醛的吸附能力要高得多(圖2)。相反，在3M2H和異戊酸的吸附過程中，活性炭和氧化鋅之間沒有發現顯著差異(圖2)，這表明氧化鋅中和了脂肪酸，例如乙酸，3M2H和異戊酸，使其失去活性。但是，包括二乙酰基和2-壬烯在內的不帶電荷的化合物未被吸附。活性炭的吸附機制涉及物理吸附和化學吸附。物理吸附涉及通過范德華力將氣味化合物結合到活性炭表面。另一方面，化學吸附通過化學反應發生，該化學反應涉及被吸附物分子和吸附劑表面之間電子的交換或共享，從而導致化學鍵的形成。因此，這兩種吸附機制有助于吸附具有各種官能團的體臭化合物。這些結果表明，與氧化鋅相比，活性炭是一種用于控制各種體內惡臭化合物(包括離子和非離子化合物)生成的更好的材料。

　　圖2： 活性炭和氧化鋅對異味揮發性有機化合物的吸附能力。黑色和藍色條分別表示活性炭和氧化鋅。

　　活性炭異味揮發性有機化合物的吸附作用

　　我們測試了活性炭對五種散發惡臭的揮發性有機化合物的吸附能力。發現活性炭對二乙酰基和2-壬烯醛的吸附水平均高于氧化鋅。但是，與醋酸氧化鋅相比，活性炭的吸附效果略低(圖3A)。相反，活性炭和氧化鋅對3M2H和異戊酸的吸附能力之間沒有顯著差異。為了比較活性炭和改性活性炭中所含活性炭的吸附能力，使用無法吸附在二氧化鈦上的二乙酰基測試了相同量活性炭中的吸附水平。發現與活性炭相比，改性活性炭的吸附能力沒有顯著變化(圖3B)。

　　二氧化鈦改性的活性炭復合光催化劑比單獨使用活性炭可以提高對VOC的吸附水平。我們改進的材料對3M2H和異戊酸的吸附量超過60%(圖3C)。但是，二乙酰基和2-壬烯醛未吸附在二氧化鈦上(圖3C)。此外，改性活性炭保持了比單獨使用活性炭時對二乙酰的吸附能力(圖3B)。這些結果表明，與氧化鋅相似，短鏈脂肪酸可以吸附在二氧化鈦上，而不是被二氧化鈦光催化劑分解。

　　圖3：活性炭對產生異味的揮發性有機化合物的吸附能力。(A)改性活性炭和氧化鋅的吸附水平。(B)使用相同含量的活性炭和改性活性炭，比較改性活性炭和活性炭的二乙酰基吸附水平。(C)二氧化鈦對各種VOC的吸附水平。

　　改性活性炭被開發為可應用于涂抹的新型除臭材料，可以吸附各種異味揮發性有機化合物。此外，該材料可以很好地抑制臭味的產生。因此，所提出的活性炭除臭劑材料可以被認為是可商購的除臭劑的潛在替代品。此外，我們的改性活性炭也可以應用于室內的內墻材料，并且可以防止VOC的產生。但是，這也需要一個量產的過程，如果您還有什么不太了解的請立即咨詢我們。

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