负载金属球形活性炭的制备及其噻吩吸附性能

以122型酚醛型弱酸性阳离子交换树脂为原料,首先进行阳离子交换,然后经炭化-活化制备了负载Ag、Cu和Ni等金属的球形活性炭材料,所得材料的孔结构和负载金属的形态分别采用低温N2吸附、X射线衍射和扫描电镜等方法进行了表征,结果表明制备的负载金属球形炭材料中金属以单质颗粒的形态存在,而其比表面积和孔容比未负载的材料略为下降。以噻吩-环己烷模拟溶液为考察对象,采用动态吸附方法,以穿透硫容为考察指标,评价了材料的吸附脱硫性能,并初步分析了其吸附机理。负载的球形炭材料的穿透硫容为1.46 mg·g-1,而负载Ag、Cu和Ni金属颗粒的球形炭材料的穿透硫容分别提高到3.66、4.43、5.07 mg·g-1。

炭-镍微晶复合材料的制备及对噻吩的吸附性能

以D001型苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂为炭前驱体,经镍离子交换、炭化与CO2活化制备了炭-镍复合材料,热重分析与红外光谱结果表明离子交换树脂的磺酸基经高温炭化-活化处理后,发生了热解反应,并生成一定的耐热砜基,负载的金属主要为单质镍。制备的炭材料外观为均匀有光泽的黑色球形颗粒,主要为炭-镍单质微晶复合结构,以微孔为主,比表面积为343.23m2/g,对噻吩吸附能力可达13.20mg/g。

水体中芳香类有机化合物吸附材料的研究进展

随着工业的发展,各种有机化合物的种类越来越多,使用也越来越广泛。有机化合物尤其是芳香类化合物的大规模使用给人们带来了便利,但芳香类化合物有毒,会对人体造成损害,可以引发人体内分泌系统疾病、神经系统疾病等,严重的还会引发内脏衰竭,甚至癌症。一旦处理不完全,芳香类化合物便可以随着工业废水、生活废水、医疗废水等进入自然水体。由于其在自然环境下很难自然降解,可以在水体中不断积累,因此对芳香类化合物的后续处理是必须面对的问题。目前,处理水体中有机污染物的主要方法有吸附法、催化降解法、沉淀法、微生物处理法等。其中,吸附法由于具有操作简单、成本低廉的优势,是目前应用十分广泛的方法之一。吸附法处理的核心是吸附材料的选择。吸附材料从最早期的活性炭、沸石、膨润土、竹纤维等天然材料,发展到现在的石墨烯、碳纳米管、吸附树脂等高性能改性材料。早期的活性炭、沸石、竹纤维等材料具有较大的比表面积和丰富的孔道结构,但其不具备选择性,在复杂环境下,不能吸附特定物质,而且容易达成吸附饱和。此外,早期材料的孔道类型往往为封闭型,故而再生性能不好,往往只能作为一次性材料。早期材料虽然有一定不足,但由于成本低廉,目前依然在大规模使用。新型的石墨烯、碳纳米管等材料往往具有更大的比表面积、更丰富的孔隙、更强的吸附作用力等,且经改性后,再生性能改善明显。新一代吸附材料往往可以重复利用10次以上,部分改性甚至可以使材料使用次数达50次以上。但新一代材料的合成和应用成本往往很高,并且虽然选择性有一定改善,但在复杂环境下,吸附位点被占用的问题仍未得到很好的解决。本文从材料类型的角度出发,分别展示了传统吸附材料、碳材料、膜材料、大孔树脂材料的应用和研究进展,以期为新型吸附材料的研发和制备提供参考。

壳聚糖改性氮掺杂多孔碳复合材料的研究

在本论文中,壳聚糖为氮源,酚醛树脂前驱体为碳源,氯化锌为活化剂,先通过高温缩聚,后经碳化和化学活化制备了壳聚糖改性氮掺杂多孔碳复合材料(CS-NPC)。作为对比,制备了纯的氮掺杂多孔碳材料(NPC)。并系统的探究了两种材料对水体中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附性能。采用X射线能谱分析(XPS)等手段对材料进行表征,表征结果表明:CS-NPC成功制备,氮含量相比NPC提高了131%。吸附实验结果表明,pH值为6时,最有利于对2,4-DCP的吸附;在298.15 K,CS-NPC的最大吸附量可达757.58 mg/g,比NPC(568.18 mg/g)提升了33.33%。

吸附含油废水材料开发研究新进展

评述了几种含油废水吸附材料的结构、机理和特点。高吸油树脂,密度远远小于一般水,具有粘附含油废水品种多的特点,非常适合用于水面以及浮游废油的液化回收,也适用于其他含油废水的液化分离以及废水净化处理。膨润土虽具有一些优点,但在低温下处理会增加分离操作的难度。活性炭和膨胀石墨也是针对含油废水处理中常用的吸附材料。笔者认为高吸油树脂将会是解决含油废水净化最具前景的材料。

由脲醛树脂制备炭材料及其对金属离子的吸附性能

以脲醛树脂为前躯体,在氮气气氛中炭化获得炭吸附材料ACUF,对其结构、表面性质及形貌进行了分析,采用静态法考察了700℃下炭化所得材料ACUF700对不同金属离子的吸附性能.结果表明,ACUF保留了大量的胺基活性基团,并具有发达的微孔结构.ACUF700的比表面积达702.3 m2/g,平均孔径为2.044 nm,对Pb2+,Cu2+,Fe3+和La3+均有良好的吸附性能,吸附容量分别达39.7,37.0,13.0和10.5 mg/g;并具有良好的再生性和重复使用性,循环使用5次后吸附容量变化很小.吸附过程符合准二级动力学方程,可用Langmuir吸附等温方程描述.

湿法再生吸附剂制备及用于大气CO_2的直接捕集

基于湿法再生吸附技术,利用强碱性季铵盐树脂材料制备了异相吸附剂薄膜,应用于大气中极低CO2的直接分离,以对抗全球变暖。通过滴定法分析吸附剂材料的电荷密度和吸附容量,利用SEM分析不同工况下制备出来的膜材料的表观结构,并对膜材料进行CO2吸附性能的测试。结果发现,热处理能够明显提高膜材料的吸附性能,还研究吸附剂制备对吸附速率,吸附量和机械强度等性能的影响,发现粒径小于43μm的树脂粉末,按60%质量分数制成的500μm厚膜材料具有较优的综合性能。

噻吩及其与异辛烷二元混合物在介孔炭材料CMK-3中吸附的蒙特卡罗模拟

建立了介孔炭材料CMK-3的分子模型,并采用巨正则蒙特卡罗方法模拟了噻吩分子及其与异辛烷二元混合物在介孔炭材料CMK-3中298 K下的吸附等温线和吸附分布情况以及该二元混合物在介孔炭材料CMK-3中的等量吸附热。结果表明,噻吩分子在介孔炭材料CMK-3表面的吸附主要为多分子层物理吸附,且集中在粗炭棒表面。在二元混合物的吸附中,噻吩和异辛烷在介孔炭材料CMK-3中存在竞争吸附过程,异辛烷的吸附能力强于噻吩,且异辛烷主要聚集在离粗炭棒较近的位置,而噻吩主要集中在离粗炭棒相对较远的位置和细炭棒上。