SiO_(2)气凝胶的制备、改性及其重金属离子吸附性能的研究进展

废水中重金属离子污染对人类健康造成了严重危害,吸附法因其高效经济、选择性好等优势备受关注。SiO_(2)气凝胶具有高比表面积(>500m^(2)/g)、高孔隙率(>80%)、可控的表面基团及稳定的物理化学性质等特点,是一种具有潜力的重金属离子吸附剂。本文首先简述了SiO_(2)气凝胶的制备及其对微观结构的影响研究进展,重点综述了SiO_(2)气凝胶官能化方法及其吸附废水中重金属离子的吸附性能和影响因素,并分析了其吸附机理和吸附动力学过程,指出了实现SiO_(2)气凝胶低成本短流程的可控制备、有效官能化及高效吸附多种重金属离子是未来的发展方向。

二氧化硅气凝胶的制备、氨基改性及低温吸附CO_(2)性能研究进展

随着温室效应的加剧,全球气候变暖、极端天气层出不穷,CO_(2)的高效捕集与封存势在必行。目前针对CO_(2)捕获技术主要包括胺溶液的吸收以及固体吸附剂的吸附分离。相比于液体吸收腐蚀性较强及易产生废弃物等不足,低温固体吸附剂因其使用过程对设备要求简单、能耗较低且环境友好,引起人们的广泛关注。其中,二氧化硅气凝胶比表面积大、孔隙率高、孔径可控、表面易于修饰改性,低温下CO_(2)吸附量远高于沸石及活性炭,近年来,在CO_(2)吸附领域成为研究者关注的热点。影响SiO_(2)气凝胶吸附CO_(2)性能的主要因素有两个方面:一是气凝胶本身的结构特点,包括孔径、孔结构、比表面积及孔隙率等;二是气凝胶表面的官能团,包括碱性基团的数量及分布等,后者起着决定性作用。大量研究围绕气凝胶的修饰改性展开,目前主要采取氨基功能化、氮掺杂等方式引入碱性位点,从而大大提升SiO_(2)气凝胶对CO_(2)的吸附性能。然而改性剂有机胺的选择及其负载量、吸附剂中微孔/介孔/大孔的比例对CO_(2)吸附性能的影响机制尚不明晰。因此,基于SiO_(2)改性气凝胶孔结构的设计、碱性位点数量及其分布调控成为CO_(2)吸附性能进一步提升的关键所在。同时,提高吸附速率、优化制备工艺、降低生产成本也是未来研究工作的重点。本文综述了SiO_(2)气凝胶制备工艺对其微观结构的影响,归纳出SiO_(2)气凝胶氨基改性方法以及吸附过程的吸附机理,总结了硅基气凝胶吸附CO_(2)的研究进展,指出了目前存在的问题,为大幅度提高气凝胶CO_(2)低温吸附性能提供科学和实际参考。