表面功能化活性炭纤维毡的定向化学修饰及其对气态甲基碘的高效吸附性能研究

针对核设施释放的气态甲基碘(CH3I)吸附难题，研究人员通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)疏水改性和三乙烯二胺(TEDA)功能化浸渍，开发出吸附容量达1331.16 mg/g的活性炭纤维毡(ACF)。该材料兼具物理吸附与烷基化化学吸附机制，解决了传统颗粒活性炭吸附速率低、机械强度差等问题，为放射性碘污染空气净化提供了新型解决方案。

　　

随着全球能源需求激增和气候变化加剧，核能作为低碳能源的重要性日益凸显。然而核反应堆运行产生的放射性甲基碘(CH₃I)因其强放射性和长半衰期特性，极易通过空气传播并在人体甲状腺富集，造成不可逆的代谢紊乱。当前核设施多采用颗粒活性炭(ACs)吸附处理，但存在吸附速率慢、机械强度差等技术瓶颈。

江苏科技大学等机构的研究团队创新性地利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和商业聚丙烯腈基活性炭纤维毡(ACF)，通过气相疏水改性和压力差驱动浸渍工艺，成功构建了兼具物理吸附与化学吸附双功能的TEDA-ACF复合材料。该研究发表于《Surfaces and Interfaces》，证实改性材料对CH₃I的吸附容量达到1331.16 mg/g，较传统方法提升显著。

关键技术包括：采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)表征材料形貌与元素分布；通过接触角测试评估PDMS改性后的疏水性；利用动态吸附实验测定CH₃I吸附动力学；结合红外光谱(FTIR)解析TEDA与CH₃I的烷基化反应机制。

【Structures, surface properties, and hydrophobicity of PACFs】
SEM显示PDMS处理未改变ACF纤维结构，EDS证实碳/氧元素比提升至7.31（原始样品为4.25），接触角从92°增至140°，显著降低水分子竞争吸附。

【Conclusions】
研究揭示吸附过程包含两个机制：ACF孔隙的物理吸附和TEDA与CH₃I的化学键合。PDMS层不仅提升疏水性，更通过"分子筛"效应促进CH₃I扩散至TEDA活性位点。

该工作突破了传统吸附材料的技术局限，开发的柔性ACF毡可直接集成于现有核设施通风系统。Xueru Zhang等提出的气相功能化策略为放射性碘处理提供了新思路，其"疏水屏障-化学捕获"协同机制对开发其他气态污染物吸附材料具有重要借鉴意义。