活性炭表面改性和苯吸附性能的研究

为了提高活性炭的吸附性能,用N2和NH3对四种不同活性炭进行表面改性。对改性前后的活性炭分别进行了苯吸附实验、碘值和亚甲基兰值表征以及贝姆滴定实验后,结果发现:表面还原改性在一定程度上促进了活性炭的孔结构发育,可以提高活性炭的吸附性能,增加了活性炭表面的碱性官能团的含量;四种活性炭中的羧基含量都比较高,改性后羧基含量大幅下降;表面改性对煤质活性炭的苯吸附值变化不大,但对木质活性炭的防护性能提高明显,NH3改性比N2改性更能提高活性炭对苯的吸附性能。

活性炭表面官能团对苯吸附性能影响的分子模拟

利用Material Studio(MS)软件构建了具有氢基、羟基、羰基和羧基不同官能团的活性炭结构模型,并使用巨正则蒙特卡洛方法,在微观层面上分析了活性炭吸附苯分子的吸附等温线、等量吸附热、吸附作用能以及吸附构型。结果表明:活性炭中引入羧基和羰基官能团有利于提高其对苯分子的吸附量和吸附速率,且羧基的影响程度要高于羰基;而氢基和羟基的引入,不利于苯分子在活性炭中的吸附。分析原因主要是酸性含氧官能团的引入可以为苯吸附提供高能吸附位点,而羟基和氢基团分别使活性炭极性和炭密度降低,使其对苯的吸附性能下降。

氮改性ZSM-5分子筛的苯吸附性能

为解决固体吸附剂ZSM-5型分子筛对VOCs(挥发性有机物)吸附容量较低的难题,本文以ZSM-5型分子筛作为载体材料,尿素作为氮源,采用一步煅烧法制备得到氮改性ZSM-5分子筛.利用X射线衍射分析仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、比表面与孔隙分析仪(BET-BJH)等对氮改性ZSM-5分子筛进行了表征,并采用固定床探究了氮改性ZSM-5分子筛对苯的吸附机制.结果表明,改性后分子筛的骨架结构未被破坏,氮通过尿素与分子筛上羟基间的相互作用成功引入到ZSM-5型分子筛上,所制备得到的氮改性ZSM-5分子筛具有典型的微孔结构. ZSM-5分子筛中引入的含氮官能团,不仅能作为新的吸附活性位点,还能提高苯在吸附剂孔道中的扩散速率.研究结果能为开发高性能低成本的VOCs吸附材料提供一定思路.

可再生无机胶凝成型活性炭材料的苯吸附特性

以快硬硫铝酸盐水泥和粉末活性炭为主要原料制备无机胶凝成型活性炭材料,通过对试样含炭量、碘吸附值和抗压强度测试确定最佳制备工艺条件。对比分析了在不同环境温度对材料苯吸附性能的影响。结果表明适宜的活性炭与水泥的质量比为3∶2,必须在水中养护3 d以上,此时试样碘吸附值477.52 mg/g,抗压强度6.61 MPa,碳含量47.48%,吸水率61.55%,气孔率56.89%,比表面积459.37 m2/g,平均孔径2.3884 nm,总孔容0.2743 m3/g。实验表明,试样对苯的吸附性能十分良好,试样对苯饱和吸附量为190.74 mg/g。循环再生试验结果初步表明,试样对苯的循环再生效果良好。

一种新型苯吸附材料的制备及性能研究

为了更有效地回收挥发性有机化合物(VOCs)中的苯系物,并满足日趋严格的VOCs排放标准,开发了一种用于吸附回收苯的新型吸附材料。对原料硅胶进行表面化学改性,在硅胶表面接枝,形成络合π键的苯官能团。通过正交试验分析,以疏水指数和静态苯蒸汽吸附量为评价指标,确定了两种改性疏水硅胶的合成配方。对改性疏水硅胶进行苯吸附等温线、表面官能团表征及吸脱附性能的测定,研究对比了改性疏水硅胶与原料硅胶、以及现场在用活性炭对苯的吸附性能。结果表明:改性疏水硅胶对苯蒸汽的吸附量比活性炭更大,且可重复使用。

ZIF-8/PVP复合纳米纤维膜苯吸附性能研究

采用静电纺丝技术制备了嵌入沸石咪唑骨架材料-8(ZIF-8)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)多孔纤维,进一步研究ZIF-8与PVP的用量配比对ZIF-8/PVP纳米纤维膜苯吸附性能的影响。结果表明:在ZIF-8与PVP质量比为1.3条件下合成的复合纳米纤维具有良好的苯吸附性能,吸附容量从380mg/g提升到580mg/g,这主要是由于多孔PVP和ZIF-8构成的多级结构的协同效应所致。

三种活性炭陶瓷的苯吸附特性研究

实验选用椰壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭和硅藻土为主要原料,经过配料、成型、干燥、烧结等工艺制备活性炭功能陶瓷材料。通过体积密度、抗压强度、气孔率和碘吸附值性能指标确定了最佳制备工艺条件。对比分析了烧成温度、环境温度、吸附时间等工艺条件对三种不同活性炭陶瓷材料苯吸附的影响。实验表明:煤质活性炭30%,硅藻土70%,烧结温度为800℃时制备的煤质活性炭陶瓷材料,在环境温度为30℃,吸附时间24h时,苯的吸附率为12.68%,48h时吸附达到饱和状态。

煤质颗粒活性炭苯吸附时间测定结果因素分析

按国标GB/T7702.11-1997《煤质颗粒活性炭试验方法苯蒸气防护时间的测定》对煤质颗粒活性炭苯吸附时间进行测定,评定了测量结果的不确定度,确定了测量结果的不确定度的主要因素,并就如何提高测量结果的可靠性提出了建议。

苯/水在不同MOFs结构材料上的竞争吸附性能研究

通过溶剂热法合成了4种不同骨架性质的金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)MIL-101,MIL-Z1,A520和Zr-Fuma,表征了其物化性质和结构,结合静态吸附、动态吸附测试研究了苯、水在MOFs上的吸附行为.结果表明,MIL-101的高比表面积是其具有最高苯饱和吸附量的关键因素;根据理想吸附溶液理论(Ideal Adsorbed Solution Theory,IAST),具有配位饱和结构、弱极性的MIL-101,MIL-Z1,A520对苯/水表现出良好的竞争吸附选择性,其中超微孔A520的选择性高达12.7,具有最佳低浓度苯的捕获能力;动力学拟合显示苯吸附主要符合准一级动力学,为物理吸附,水的吸附符合准二级动力学,以化学吸附为主,但缺陷位的存在使得Zr-Fuma对苯吸附以化学吸附为主;苯和水对MOFs再生能力的影响不同,水对再生性的影响更大.

微波辐射合成MIL-101多孔材料及其对苯的吸附热

采用微波辐射法合成MIL-101多孔材料,探讨了反应温度对材料合成的影响。同时对MIL-101进行XRD测试以及孔结构和比表面积分析,采用重量法测定了288、298和308K条件下苯在MIL-101多孔材料上的吸附等温线,并估算MIL-101对苯的等量吸附热。结果表明,MIL-101多孔材料的比表面积达2089.2m2/g,苯在MIL-101上的吸附等温线呈I型等温线,与Langmuir模型吻合很好,表明吸附主要为微孔吸附;随着温度的升高,MIL-101对苯的平衡吸附量逐渐下降,说明苯在MIL-101多孔材料的吸附以物理吸附为主。在T=298K,p/p0=0.5时,苯在MIL-101多孔材料上的吸附量为9.44mmol/g,远高于同等条件下普通活性炭和活性炭纤维对苯的吸附容量;苯在MIL-101上的等量吸附热为45.4～41.6kJ/mol的范围,其等量吸附热随着表面吸附量的增加变化幅度不大,与活性炭纤维相比,MIL-101的表面吸附自由能分布比较均匀。

活性炭纤维吸附低体积分数苯的实验研究

研究了黏胶基活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)对非极性苯蒸汽的吸附。活性炭纤维比颗粒活性炭具有更高的吸附能力和更快的吸附动力且能有效去除挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs),活性炭纤维吸附剂其比表面积与孔结构通过氮吸附来表征。活性炭纤维样品上的苯吸附与脱附则通过热重方法测量,用DR方程对实验得到的吸附等温线进行拟合。实验结果表明,吸附量随活性炭纤维比表面积的增加而增加,而脱附过程则需100 min左右。

活性炭陶瓷复合材料的苯吸附特性

用硅藻土及木质活性炭为主要原料制备活性炭陶瓷复合材料,通过含炭量、碘吸附值、体积密度、气孔率和抗压强度测试确定最佳制备工艺条件。探讨该活性炭陶瓷复合材料对苯的吸附特性影响,对比分析了活性炭不同添加量、不同烧结温度及不同环境温度对材料苯吸附性能的影响。结果表明适宜的硅藻土与活性炭比值为7∶3,烧成温度为800℃,此时该材料的气孔率达到52.48%,体积密度为1.067 g/cm3,抗压强度为10.466 MPa,碘吸附值为291.24 mg/g,含炭量为25.62%,苯吸附率为9.56%,比表面积为290.72 m2/g。活性炭陶瓷复合材料的苯醛吸附率随着活性炭含量的增加明显加大,但受外界环境温度影响较小。

无机有机联合改性海泡石对苯的吸附特性研究

室内的苯污染主要由装修、装饰材料引起,苯作为一级致癌物,长时间接触会引起许多慢性疾病,如何降低室内苯污染的问题已越来越受到广泛关注。有研究证明海泡石可用于土壤、水和大气污染治理,因此对提纯海泡石进行了水热改性、酸改性和水热酸浸联合无机改性,而后进行三甲氧基苯基硅烷(PTMOS)有机改性,并对改性海泡石吸附苯的性能和机理进行了研究。研究结果表明:对于水热酸浸联合无机改性,其最佳条件为0.6 MPa水热压力处理8 h后,用体积分数为10%的盐酸处理8 h,得到的海泡石对苯的去除率较原矿提高72.36%;表面有机改性最佳处理条件为PTMOS用量0.3 mmol·g-1,改性时间为6 h,得到的海泡石对苯的去除率较原矿提高159.03%,表面有机改性得到的海泡石吸附效果最好。三甲氧基苯基硅烷改性海泡石(PTMOS-SP)对苯的吸附适合用Langmuir等温线模型、准二级动力学模型和粒子内扩散模型来描述,苯在PTMOS-SP表面的吸附过程包含三个阶段:外表面扩散阶段、孔隙内扩散阶段和吸附平衡阶段。

微量Cu^(2+)的示波极谱测定——Cu^(2+)-苯并三氮唑络合物吸附波

苯并三氮唑(BTZ)是光度法测定 Cu,Ag 和 Zn 的试剂,也是照像的防雾剂和抑制剂。Cu^(2+)与 BTZ 的络合物在 KOH 底液中给出一个灵敏的络合物吸附波,E_P=-0.57V(Vs.SCE),存10.0ng/ml 到1.00μg/ml范围内峰高与浓度成正此。本文研究了该波的特性和机理。

苯酚、苯在水/阴离子有机膨润土界面的环境行为研究

研究了苯酚在水/阴离子有机膨润土界面的吸附行为,初步探讨了阴离子有机膨润土对苯酚、苯的吸附性能、机理及影响因素。结果表明,阴离子表面活性剂改性后,膨润土中有机碳含量增加了10-38倍,对苯酚、苯的吸附能力大大提高。水中苯酚、苯在水/阴离子有机膨润土界面的吸附行为主要是分配作用所致,其吸附等温线呈线性。

苯分子与Rh(111)面相互作用的分子轨道研究

用群分解EHMO法研究了苯在Rh(111)面上的化学吸附和成键性质。以Rh7原子簇模型模拟Rh(111)表面,得到结合能为41kJ/mol,吸附高度2.60。被吸附的苯分子通过π键和金属原子的d轨道相互作用而受到活化,有利于在(111)表而上的化学反应。

纱线细度对竹炭织物保健功能的影响

探讨两种纱线细度及竹炭纬纱密度变化对织物保健功能指标的影响。通过测试7种细号纱织物和7种粗号纱织物的保暖率、传热系数、透气量、负离子发生数、苯吸附率,对织物结构参数与保健功能指标进行了相关分析,并对其相关系数进行了配对分析。研究发现,纱线细度的变化能明显改变织物的保暖率、传热系数、透气性、负离子发生数、苯吸附率;纱线细度变化而引起的织物结构参数变化对保暖率、透气量、负离子发生数的相关性影响不大,而对传热系数、苯吸附率的相关性影响较大。

活性炭技术介绍(分析篇)

介绍了活性炭的3种试验分析方法,3种分析方法都是在国外标准基础上编写的。

基于第一性原理的Fe掺杂锐钛矿型TiO_2(001)表面光催化性研究

基于密度泛函理论的第一性原理对不同掺杂方式和不同含Fe量的Fe/TiO_2(001)禁带宽度及C6H6分子在其表面不同位置的吸附能进行了研究。Fe原子掺杂纳米TiO_2的能带结构和态密度计算表明,表面间隙掺杂比替位掺杂更利于减小TiO_2的禁带宽度,且当掺杂浓度为6.122%时,相比纯TiO_2的禁带宽度减小幅度最大可达59.3%。通过吸附能的比较得出了苯分子在TiO_2(001)表面以水平吸附为主,在研究浓度范围内,随Fe原子掺杂浓度的增加,吸附能并不像带隙一样呈减小的趋势,而是当Fe原子掺杂浓度为4.167%时,吸附能的涨幅最大为63.2%。

气体循环条件下等离子体催化氧化吸附态苯

采用气体循环方式,对低温等离子体联合Mn Ox-Ag Ox、Co Ox-Ce Ox复合金属氧化物催化剂催化氧化吸附态的苯进行研究,主要考察了苯吸附存储量、氧化背景气体、催化剂对苯氧化性能的影响,并分析了催化剂对O3及N2O副产物产生的影响规律。研究结果表明,采用气体循环方式,有助于实现苯充分氧化为CO2。相同条件下,COx产率、CO2选择性及对O3的分解能力大小依次为:Mn Ox-Ag Ox/γ-Al2O3>Co Ox-Ce Ox/γ-Al2O3>γ-Al2O3。氧气背景下,气体循环75 min后,Mn Ox-Ag Ox/γ-Al2O3及Co Ox-Ce Ox/γ-Al2O3催化剂存在时,CO2选择性大于95%;气体循环90 min后,与γ-Al2O3所对应的COx产率相比,Mn Ox-Ag Ox/γ-Al2O3、Co Ox-Ce Ox/γ-Al2O3分别提高了38%、17%。FT-IR分析结果表明,等离子体催化氧化苯的主要产物为CO2、CO和H2O,副产物为少量的O3及N2O。