TiO_2/ACFs催化剂光催化降解染料废水活性研究

以活性炭纤维为载体,采用溶胶-凝胶法制备得到了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs),并且以亚甲基蓝为模型化合物模拟研究了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)对染料废水的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)、XRD等表征方法对活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)的结构进行了研究。SEM表征显示,大部分二氧化钛以膜的形式均匀地包裹在活性炭纤维丝上,二氧化钛膜层的厚度大约为330 nm,还有一部分TiO2是以颗粒的形式负载在活性炭纤维上。FT-IR分析可知,ACF与TiO2之间有Ti—O—C键生成,说明TiO2与ACF结合牢固,TiO2不易脱落。通过对亚甲基蓝降解可知当煅烧温度为500℃时,TiO2/ACF的光催化性能最好,通过对比发现500℃煅烧制备的催化剂也具有最好的循环使用性能,经过4次循环后该催化剂对亚甲基蓝的去除率仍达到90.2%。

活性炭吸附回收油气的研究

以活性炭为吸附剂吸附分离油气与氮气的混合气,采用氮吸附法表征活性炭的孔结构,分析活性炭孔隙结构、油气的进口浓度和吸附床层尺寸对吸附性能的影响,探讨真空度和脱附时间对脱附性能的影响。结果表明,活性炭对油气的吸附能力取决于其孔径为1～2 nm孔的发达程度;虽然增大进口油气浓度可提高穿透吸附量,但是要以缩短穿透时间和较高的床层温升为代价;较大的床层尺寸可在提高穿透吸附量的同时保证较长的穿透时间和较低的床层温升;降低真空度、延长脱附时间有利于油气的脱附,但是在满足较高脱附率的同时要兼顾到操作费用的降低。

Fe/C杂化炭膜的制备及其气体分离性能

将二茂铁作为有机添加剂引入炭膜前驱体聚酰亚胺,经高温热解制备了Fe/C杂化炭膜。考察了二茂铁的添加量对杂化炭膜气体渗透性能的影响。采用热重、红外、X射线衍射和透射电镜等分析方法对所制备的杂化炭膜进行了表征。结果表明,在前驱体中添加二茂铁能显著提高炭膜的气体渗透性能,随着添加量的增加,膜的气体渗透系数明显增加而分离系数则减小,当二茂铁添加量为15%时,对H2、O2、N2、CO2、CH4等纯气体的渗透系数分别为2806、1039、266、31、8barrer,对O2/N2、CO2/N2、CO2/CH4的分离系数分别为8.6、33.5、129.5。Fe/C杂化炭膜是基于"分子筛分"机理分离气体分子。

活性碳纤维吸附废气中的丙烯酸和甲苯

采用动态吸附法探讨了在活性碳纤维对模拟废气中丙烯酸和甲苯的吸附过程中,各因素对活性碳纤维穿透吸附量和饱和吸附量的影响。实验结果表明,在模拟废气中丙烯酸质量分数为0.2%、双柱塞泵流量为6.1mL/h、载气流量为1.60L/min的条件下,穿透时间为10min,活性碳纤维的穿透吸附量为227.5mg/g,饱和吸附时间为40min,活性碳纤维的饱和吸附量为460.0m g/g。

吸附法回收油气的研究

分别以活性炭和活性炭纤维为吸附剂吸附回收油气,比较了两者油气吸附性能的差异,研究结果表明:在相同的吸附条件下,活性炭纤维对油气的穿透吸附量为114.0mg/g,明显大于活性炭对油气的穿透吸附量(71.8mg/g),而且活性炭纤维床层的最高温升仅为4.7℃,低于活性炭床层温升(12.0℃);活性炭纤维对油气的吸附速率快、穿透时间短,但是能处理的油气的浓度小;活性炭重复利用18次后失活,活性炭纤维利用20次后失活。

聚醚砜酮基炭膜的制备及其气体分离性能

采用浸渍涂膜法,以商用聚醚砜酮(PPESK)为前驱体制备了管式复合炭膜,考察了涂膜次数、改性剂及其加入量对所制备炭膜的气体分离性能的影响。结果表明,随着涂膜次数增多,气体分子的渗透速率逐渐减小而选择性呈增大趋势;加入改性剂后的复合炭膜渗透速率和分离系数均有不同程度的提高,表明改性剂不仅改善了涂膜液与支撑体之间的复合效果、减少涂膜次数,同时也促进了气体渗透速率的提高。利用扫描电镜对复合炭膜的微观形貌进行观测,可以看出,复合炭膜由支撑体和分离膜层2部分组成。膜表面很致密均匀,无明显缺陷,分离层薄而均一,厚度在5μm左右,且与支撑体结合紧密。

添加磁性纳米粒子制备气体分离功能炭膜

以聚酰胺酸为炭膜前驱体,分别以Fe3O4、γ-Fe2O3、Zn0.5Ni0.5Fe2O4以及二茂铁为掺杂物,经高温热解制备了4种Fe系物质掺杂的气体分离功能炭膜,对所制备的功能炭膜微结构及磁性能进行了表征。结果表明,各掺杂物在热解炭化过程中发生了物相结构的变化,其中Fe3O4和Zn0.5Ni0.5Fe2O4纳米粒子对前驱体起到了催化石墨化的作用。气体渗透测试结果表明,各掺杂物所制备的功能炭膜以分子筛分机理为主导进行气体分离,且气体渗透性能都有了显著的提高,特别是小分子气体H2渗透性最大提高了近48倍,Fe3O4掺杂所制备的功能炭膜,其H2、CO2、O2、N2和CH4等单组分气体的渗透系数分别达到了12194、3433、1175、136和74Barrers[1Barrer=1×10-10cm3(STP).cm/cm2.s.cmHg]。经Fe3O4、γ-Fe2O3和Zn0.5Ni0.5Fe2O4掺杂制备的功能炭膜更是提高了H2/CO2的分离选择性。