活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭吸附产生异味的挥发性有机化合物

　　人体会释放出数百种挥发性有机化合物(VOC)。这些挥发性有机化合物中的一些是造成体味的原因。体臭主要是由细菌代谢以及人体皮肤上汗液和脂质的氧化所产生的。它由各种挥发性化合物组成，例如短链脂肪酸，酮，醇和醛。所以需要开发一种可以抑制各种主要促成体味的多功能除臭剂，以改善受影响个体的生活质量。我们发现活性炭对关键的体味产生化合物的吸附能力比除臭剂氧化锌还要高，测试了一种能在皮肤上使用的活性炭除臭材料。

　　除异味活性炭的制作方法

　　活性炭通常用作出色的多功能吸附剂。活性炭的多孔表面可通过将极薄的化合物层粘附到较大的碳表面积上来使各种化学物质失活。它们通常用于吸附去除饮用水和工业用水中的颜色，气味，味道和不良有机和无机污染物。此外，活性炭常用于许多化学，食品和其他物质的纯化。因此，基于我们的发现，活性炭对各种产生体味的化合物表现出高吸附能力，改性后更强。将平均直径为9.4或40.5μm的活性炭粉与丙烯酸铵共聚物溶液在超纯水中完全混合。将平均直径为0.25μm的二氧化钛粉末以5-20g的不同浓度添加到混合物中，以制造相应的改性活性炭。在115℃下将样品干燥2小时后，使用破碎机通过均匀研磨获得除异味活性炭(图1)。并且比较了活性炭与除异味活性炭中所含活性炭的吸附能力。

　　图1：二氧化钛改性活性炭的示意图。

　　异味化合物在活性炭上的吸附

　　活性炭是多功能吸附剂。将活性炭对人体中中存在的主要恶臭化合物的吸附能力与作为对照的氧化锌的吸附能力进行了比较。与氧化锌相比，活性炭对二乙酰基和2-壬烯醛的吸附能力要高得多(图2)。相反，在3M2H和异戊酸的吸附过程中，活性炭和氧化锌之间没有发现显着差异(图2)，这表明氧化锌中和了脂肪酸，例如乙酸，3M2H和异戊酸，使其失去活性。但是，包括二乙酰基和2-壬烯在内的不带电荷的化合物未被吸附。活性炭的吸附机制涉及物理吸附和化学吸附。物理吸附涉及通过范德华力将气味化合物结合到活性炭表面。另一方面，化学吸附通过化学反应发生，该化学反应涉及被吸附物分子和吸附剂表面之间电子的交换或共享，从而导致化学键的形成。因此，这两种吸附机制有助于吸附具有各种官能团的体臭化合物。这些结果表明，与氧化锌相比，活性炭是一种用于控制各种体内恶臭化合物(包括离子和非离子化合物)生成的更好的材料。

　　图2： 活性炭和氧化锌对异味挥发性有机化合物的吸附能力。黑色和蓝色条分别表示活性炭和氧化锌。

　　活性炭异味挥发性有机化合物的吸附作用

　　我们测试了活性炭对五种散发恶臭的挥发性有机化合物的吸附能力。发现活性炭对二乙酰基和2-壬烯醛的吸附水平均高于氧化锌。但是，与醋酸氧化锌相比，活性炭的吸附效果略低(图3A)。相反，活性炭和氧化锌对3M2H和异戊酸的吸附能力之间没有显着差异。为了比较活性炭和改性活性炭中所含活性炭的吸附能力，使用无法吸附在二氧化钛上的二乙酰基测试了相同量活性炭中的吸附水平。发现与活性炭相比，改性活性炭的吸附能力没有显着变化(图3B)。

　　二氧化钛改性的活性炭复合光催化剂比单独使用活性炭可以提高对VOC的吸附水平。我们改进的材料对3M2H和异戊酸的吸附量超过60%(图3C)。但是，二乙酰基和2-壬烯醛未吸附在二氧化钛上(图3C)。此外，改性活性炭保持了比单独使用活性炭时对二乙酰的吸附能力(图3B)。这些结果表明，与氧化锌相似，短链脂肪酸可以吸附在二氧化钛上，而不是被二氧化钛光催化剂分解。

　　图3：活性炭对产生异味的挥发性有机化合物的吸附能力。(A)改性活性炭和氧化锌的吸附水平。(B)使用相同含量的活性炭和改性活性炭，比较改性活性炭和活性炭的二乙酰基吸附水平。(C)二氧化钛对各种VOC的吸附水平。

　　改性活性炭被开发为可应用于涂抹的新型除臭材料，可以吸附各种异味挥发性有机化合物。此外，该材料可以很好地抑制臭味的产生。因此，所提出的活性炭除臭剂材料可以被认为是可商购的除臭剂的潜在替代品。此外，我们的改性活性炭也可以应用于室内的内墙材料，并且可以防止VOC的产生。但是，这也需要一个量产的过程，如果您还有什么不太了解的请立即咨询我们。

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