利用氨吸附漫反射红外光谱法探测蒙脱石的固体酸性

用氨吸附漫反射红外光谱学方法,借助图谱拟合解谱手段,探测了不同预处理温度下蒙脱石表面酸性变化特征,并分析了其变化原因。结果表明,低温热处理后的蒙脱石,其B酸和L酸量增大;经较高温度(400、600℃)煅烧的样品,层间距急剧减小,氨分子难以进入层间与酸位发生反应,可探测到的两种酸量都将减少。

含氨尾气的氨吸附研究

在模拟含氨尾气组成的条件下,研究了复合吸附剂对氨的吸附。结果表明,常压下复合吸附剂的纯氨吸附量达到0.25 g/g;以氮气作为载气时,对氨吸附量影响很小;水蒸气的存在对复合吸附剂的氨吸附量影响较大;在较低温度、较高氨分压时,复合吸附剂对氨具有较好的吸附效果。复合吸附剂的吸附稳定性好、吸附量高,吸附法是一种很有前景的处理含氨尾气的方法。

氢氟酸法制备氢氧化铌氨吸附的红外光谱分析

用氨水中和氟铌酸和氟氧铌酸制备的氢氧化铌表面强烈吸附氨,红外光谱分析在1400cm-1处有NH4+的v4(F4)简正振动模式特征峰。热重分析以及在不同温度下热处理的红外光谱分析结果表明,在500℃左右才能将NH3彻底从氢氧化铌表面脱除。因此,用氨中和方法制备氢氧化铌的正确化学表达式为NbOx(OH)y(NH4)x。在室温下用不同浓度的无机酸水溶液处理氢氧化铌后的红外光谱分析结果进一步证实了上述结论。用HNO3水溶液处理氢氧化铌可将NH4+交换下来,得到的氢氧化铌样品在300℃左右失重结束;用H2SO4水溶液处理氢氧化铌也可将NH4+交换下来,但SO42-在其表面发生了微弱的吸附作用,用稀H3PO4水溶液只能将部分NH4+交换下来,但同时PO34-在其表面发生了强烈的吸附作用。

氯化钙在粗孔硅胶上的单层分散及其氨吸附研究

利用浸渍法将氯化钙担载于粗孔硅胶上,通过焙烧法和微波强化法使之分散于硅胶表面,研究了样品的单层分散情况,氨吸附量以及焙烧温度对结构的影响,用比表面和红外光谱辅助分析。同时比较了两种分散方法及CaCl2/SiO2和CaCl2/10X两个体系的优劣。CaCl2/SiO2体系用微波处理后分散度高,氨吸附量大,0.5g/g样品的氨吸附量达到了0.6234g/g吸附剂。

SrCl_2/SiO_2吸附剂及其氨吸附特性研究

本文以单层分散理论为指导,制备了SrCl2/SiO2吸附剂。对制备的样品进行XRD检测和氨吸附性能测试,研究了焙烧温度和担载量对氯化锶在粗孔硅胶载体上单层分散效果和吸附特性的影响。研究结果表明:氯化锶在粗孔硅胶载体上分散的适宜焙烧温度为500℃,其分散阈值小于0.3g/g;氯化锶在粗孔硅胶载体上的分散状况不同,其吸附特征也不同;单层分散效果好的吸附剂具有非常良好的吸附稳定性。

氢型丝光沸石的氨吸附特性与催化活性的关系

采用氨吸附-差热技术、红外光谱对氢型丝光沸石(HM)在不同温度氨吸附性质进行了研究,得到氨的可逆吸附与不可逆吸附的相对量及其随温度的变化。在接近甲苯岐化反应实际进行的条件下,测定了HM上吸附氨的红外光谱和催化活性。实验结果表明氨在L酸中心上的吸附是可逆的,在B酸上的吸附是不可逆的,从而证实了B酸是甲苯岐化反应的催化活性中心。在我们实验条件下,L酸中心似乎对岐化反应没有直接的作用。

氯化钙/大球硅胶复合吸附剂的氨吸附研究

以单层分散理论为指导，研究了氯化钙在大球硅胶上的单层分散、氨吸附及吸附稳定性。结果表明，对于焙烧分散法，氯化钙／大球硅胶的适宜焙烧温度为500％；对于微波分散法，适宜的微波辐射时间是20min。焙烧样品的单层分散阈值为0．2～0．3g／g，微波样品的单层分散阈值为0．3～0．4g／g。将吸附量较大的样品进行比较，在35℃下，担载量为0．4g／g的焙烧样品氨吸附量为0．35g／g；担载量0．5g／g的微波样品氨吸附量为0．41g／g。微波样品的氨吸附量大于焙烧样品。吸附一脱附循环实验表明，2种分散法所得复合吸附剂同样具有较好的吸附稳定性。

锆基金属有机骨架材料用于氨吸附性能的研究

近年来,金属有机骨架材料(MOF)在气体吸附和储存领域得到了迅速发展,但由于结构的不稳定性,其在强腐蚀性气体氨(NH_(3))的吸附方面并不令人满意。考虑到NH_(3)是唯一的无碳排放的氢能源载体,开发高效的储氨技术来载氢是有效的降低二氧化碳排放的手段。利用MOF材料具有的高比表面积和结构多样的特性,在NH_(3)的吸附和储存方面具有广阔的应用前景。而NH_(3)具有孤对电子,会攻击金属与配体之间形成的配位键,使MOF材料的结构遭到破坏。锆基金属有机骨架材料是公认结构稳定性较好的MOF材料,但其是否能胜任干燥NH_(3)及含水条件下的稳定性仍未深入考察,由此需探究该系列材料在NH_(3)吸附领域的适用性。在此,通过实验和计算模拟研究锆基系列的金属有机骨架UiO-66、NU-1000、MOF-801和MOF-808的结构特征、稳定性和NH_(3)吸附性能。结果表明,UiO-66、NU-1000和MOF-808在纯NH_(3)环境下的稳定性较好,并且显示出高吸附量且可循环的氨吸附性能(13.04、6.38、9.65 mmol/g)。受限于水和氨对结构的协同破坏作用,NU-1000和MOF-801的结构均不能维持,而UiO-66和MOF-808的结构非常稳定,无论在干燥NH_(3)环境及含水NH_(3)环境下均能胜任而应用于NH_(3)吸附和储存。

高效选择性催化还原氨吸附解吸附化学反应模型的标定研究

柴油机尾气后处理装置SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原)主要是对发动机尾气的NO_(x)进行净化处理。目前主流的SCR(选择性催化还原)控制方式是,基于下游NO_(x)进行开环或闭环控制。由于柴油机排放的尾气中NO_(x)主要与SCR(选择性催化还原)载体中的吸附态NH;进行反应,因此,基于能量守恒、物质守恒及化学动力学原理可建立模型并以模型虚拟氨存储传感器对SCR模型中最主要的氨吸附、解吸附原理进行标定研究,以此验证模型结果。最终达到研究柴油机尾气的净化处理问题。

棉秆和油页岩共热解生物炭的氨氮吸附性能研究

使用棉秆(CS)和油页岩(OS)为原料,采用共热解的方式制备了共热解生物炭,探究了对氨氮的吸附性能。考察了不同热解时间、CS和OS比例、热解温度、CS的粒径对共热解生物炭的氨氮吸附量的影响规律,确定了最佳制备条件,并研究了吸附动力学和吸附等温线模型。研究表明,棉秆和油页岩共热解后生物炭的结构特性和表面形貌有较大改善,对氨氮的吸附能力有明显的提高。最佳的制备条件是热解温度为500℃、m(棉秆)∶m(油页岩)=3∶1、热解时间为30 min和CS的粒径为0.20~0.30 mm。在投加量为10.0 g/L、pH 9.0时,最佳条件所制备炭的吸附量为4.89 mg/g,是棉秆生物炭的2.2倍。吸附过程以准二级动力学和Langmuir等温吸附模型描述。吸附机制主要包括为离子交换、静电吸附和配位作用。

非平衡条件下金属氯化物-氨工质对的吸附动力学研究

金属氯化物-氨是化学吸附式制冷和储热的常用工质对,其现有的动力学模型存在复杂或动力学参数变化无规律的问题,也不能准确地独立描述多反应阶段的吸附过程。以MnCl_(2)/NH3和CaCl_(2)/NH_(3)为代表工作对,针对0.29、0.42和0.61 MPa的反应压力,进行吸附/解吸性能测试,在类比模型基础上耦合Sigmond函数,建立考虑压力势(μ)、反应速率常数(k)和反应滞后常数(n)的吸附量型动力学模型。鲁棒性测试结果表明:针对不同氯化物、不同反应阶段(Ca_(2-4-2)和Ca_(4-8-4))和不同反应方向(吸附和解吸)所建立的非平衡动力学模型的拟合曲线与实验数据点吻合度较高,拟合优度R2均高于0.97;模型参数随工况呈规律变化,同一反应压力下k与吸附温度负相关,与解吸温度正相关,|n|与解吸温度负相关。

粉煤灰制备沸石分子筛及其吸附脱除氨氮性能

当前大量含氮废水的排入不仅使湖泊水体富营养化加剧,更对各类生物的生存和健康造成了很大威胁。由于沸石分子筛具有良好的吸附选择性和离子交换性,可以用来吸附脱除水中的氨氮,因此成为当前研究的热点。文章以粉煤灰为主要原料,采用碱熔融-水热法制备Na-X型沸石分子筛,通过正交试验得到沸石分子筛的最佳制备工艺条件,探索了氨氮溶液初始浓度、pH值、吸附时间、吸附温度以及阳离子对沸石分子筛吸附氨氮性能的影响。结果表明:Na-X型分子筛的最佳饱和氨氮吸附率为74.89%;Na-X型沸石分子筛吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型;其氨氮吸附量与初始浓度和吸附时间呈正相关,与温度呈负相关;强酸或强碱环境会使分子筛吸附性能下降。Na-X型分子筛氨氮吸附率较高、可多次循环使用,在废水治理方面有着广泛的应用前景。

粉煤灰基NaA/NaX双晶型沸石分子筛构建及其协同吸附氨氮性能

以粉煤灰为原料,采用“联合改性三步合成法”——超声辅助碱熔微波晶化法联合废旧玻璃/13X晶种/NaH_(2)PO_(4)浸渍三阶段改性合成沸石分子筛(GFS);作为对比,采用传统碱熔水热法合成沸石分子筛(FS);采用“三步合成法”——超声辅助碱熔微波晶化法合成沸石分子筛(WFS)。并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、能量色散光谱(EDS)、N_(2)吸附-脱附等方法对材料的组成、形貌和结构进行了表征。结果表明,WFS和GFS较FS具有更高的比表面积和发达的介孔、微孔,且沸石分子筛晶型从NaA单晶型转为NaA/NaX双晶型。氨氮吸附实验结果表明,GFS(56.01 mg·g^(-1))较WFS(49.17 mg·g^(-1))和FS(39.75 mg·g^(-1))吸附性能更优,吸附动力学和热力学数据符合二级动力学模型和Langmuir模型,氨氮吸附过程为以离子交换为主的吸附,且为自发放热过程,低温促进氨氮吸附。

粉煤灰制备沸石分子筛及其吸附脱除水中氨氮的性能研究

以粉煤灰为原料,采用碱熔水热法,在灰碱质量比为1.5、晶种质量分数为7%的条件下,制备了具有氨氮吸附性能的沸石分子筛。通过粉末X射线衍射(PXRD)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线能谱(EDS)等分析手段对材料的结构性能进行了表征,结果表明,沸石分子筛为NaP型分子筛,其呈现片层堆砌的球状形貌,具有较高的热稳定性(900℃时,总脱水质量分数为11.5%),较高的比表面积(26.1641 m^(2)/g)和较大的孔道尺寸(平均孔径尺寸为6.65 nm)。对氨氮吸附性能及循环利用性能进行测试,结果表明,沸石分子筛在吸附温度为30℃、pH=6、氨氮初始质量浓度为500 mg/L、吸附时间为40 min时,氨氮吸附性能最佳(23.20 mg/g),但循环利用性能较差,还有待进一步提高。

超交联多孔材料的制备及其对色氨酸的吸附行为

分别以苯、联苯和1,3,5-三苯基苯为反应单体,二甲氧基甲烷(FDA)为交联剂,1,2-二氯乙烷为反应溶剂,通过Friedel-Crafts烷基化反应,合成了一系列比表面积大的多孔芳香交联聚合物(HCP-PhH-3、HCP-PhH2-3、HCP-PhH3-3)。通过氮气吸脱附分析、热失重和红外光谱对交联聚合物的结构进行表征。结果表明,聚合物的孔结构丰富,HCP-PhH-3的比表面积可达901.50 m2/g,另外该类聚合物表现出良好的热稳定性和化学稳定性。对色氨酸的吸附研究表明,三种聚合物吸附色氨酸的吸附量顺序为HCP-PhH-3>HCP-PhH2-3>HCP-PhH3-3。经过多种溶剂的浸泡后,该类聚合物对色氨酸都表现出较好的吸附效果。HCP-PhH2-3和HCP-PhH3-3吸附色氨酸的动力学和热力学拟合曲线表明,该吸附过程属于化学反应速率控制的多层吸附过程。

丙烯酸水-氧化石墨烯水凝胶吸附氨氮热力学研究

以丙烯酸为单体,氧化石墨烯为改良剂,在致孔剂、交联剂和引发剂作用下,通过悬浮聚合得到丙烯酸-氧化石墨烯水凝胶(AA-GG),对丙烯酸水凝胶采用傅里叶变换红外光谱测试,结果表明材料中含有甲基、羟基、碳碳双键和氰基。通过静态吸附实验,研究AA-GG对低浓度氨氮的吸附热力学,结果表明,丙烯酸水凝胶对氨氮的吸附容量可达0.035 mmol/g, AA-GG对氨氮吸附符合Freundlich等温吸附方程,且ΔH<0,ΔG<0,ΔS<0,表明氨氮在AA-GG吸附属于可自发进行的物理吸附,吸附过程为放热且伴随熵减少过程。

不同原料低温生物炭的性质及氨氮吸附性能

本研究以油葵秸秆(SS)、扁桃核(AH)和核桃壳(WS) 3种组织结构差异较大的农业废弃物为原料,在低温下(250、300、350℃)慢速热解制备生物炭材料,探究其性质与氨氮吸附性能。结果表明,热解温度和原料种类对生物炭的性质影响较大,由SS制备性质稳定的生物炭所需碳化温度低,且C元素含量高。含氧官能团含量与热解温度呈负相关,SS、AH和WS在250℃时制备生物炭的含氧官能团含量最高,分别为2.65、2.46和2.47 mmol/g;而300℃时制备的生物炭对氨氮的平衡吸附量最大(pH值=7),分别为0.9512、0.9548和0.6085 mg/g。生物炭与溶液中NH4+吸附时存在静电作用,在酸性或阳离子共存条件下,吸附量降低。生物炭和商业活性炭(AC)的吸附过程均符合伪二级动力学模型与Langmuir模型,属于单层化学吸附,且生物炭对氨氮的吸附量高于AC。

改性天然斜发沸石去除氨氮的工艺

氨氮污染对环境和生态系统的重大影响使水处理领域氨氮污染的去除一直是人们关注的重点。为了更有效地去除污水中的氨氮污染,研究采用酸、碱、盐及热处理等方法对海林斜发沸石改性,并进行沸石的形貌分析和吸附容量的测定,研究了天然及改性后的斜发沸石对污水中氨氮的吸附效果。试验结果表明,4种改性处理均会对斜发沸石的交换性能产生影响,其中盐改性的效果最好,且更容易实际操作,改性后的斜发沸石仍符合Lagmuir型平衡关系式。根据钠、钾、钙3种盐的离子交换等温线可知,三者对NH^(+)_(4)的交换等温线均为d型曲线,三者选择性交换能力钠沸石>钙沸石>钾沸石。斜发沸石可有效再生,且经过盐处理改性后的斜发沸石能够更有效地吸附污水中的氨氮。

普鲁士蓝/生物炭材料的制备及其氨氮吸附机理

以氮、磷污染物导致的水体富营养化问题在我国普遍存在。本研究将普鲁士蓝与改性生物炭相结合,得到普鲁士蓝/生物炭复合材料。通过多种表征手段研究了复合材料的形貌及结构并通过模拟废水测试了其吸附性能。结果表明,复合材料在pH 8时达到最佳吸附效果,氨氮去除率在95%以上,最大吸附量为24.4 mg/g,比未改性生物碳提高101.3%。对复合材料吸附机理的研究表明,复合材料通过普鲁士蓝对氨氮的配位作用对多组分污水中氨氮实现了选择性吸附。此外,复合材料在外加H2O2溶液的条件下可形成芬顿氧化体系,能实现同步催化降解有机污染物和促进氨氮的吸附,因此有望在多组分富营养化污水治理中投入实际应用。

磷酸浸渍法制备生物质活性炭吸附氨气

本文研究了磷酸浸渍棕榈壳制备的活性炭用于吸附NH_3。考察了活化温度、H_3PO_4浓度和浸渍时间对活性炭比表面积的影响。本活性炭的氨吸附量不仅仅取决于吸附剂的比表面积,不同于蒸汽法制备的活性炭。在宽温环境下的吸附和解吸实验证明同时发生了物理吸附和化学吸附。化学吸附所导致的氨吸附量与吸附剂表面的氧含量密切相关,化学吸附是由于氨和活性炭表面的一些含氧官能团通过氢键作用而产生的。在此基础上,探讨了磷酸浸渍和化学吸附过程的机理。