用于气体分离和水深度处理的一种新型炭纤维复合分子筛材料

一、项目和技术简介： 变压吸附（PSA）和变温吸附（TSA）是在众多生产领域获得广泛应用的成熟技术．该技术的核心是性能优异的吸附材料,目前常用的吸附材料有沸石、活性炭、炭分子筛等。新型吸附材料的开发研究是提高该技术经济效益的关键。本技术是一种新型的活性炭纤维基复合分子筛材料的制备技术。它是以短切活性炭纤维基为原料,经过化学、物理改性处理后,     

活性炭纤维基复合炭分子筛材料的初步研究

考察了活性炭纤维复合炭分子筛材料（ＡＣＦＣＭＳ）的制备工艺条件对其吸附性能的影响因素。结果表明：ＡＣＦＣＭＳ吸附具有微孔吸附的特性,对有机溶剂蒸气和碘有较高的吸附量,并表现出一定的分子筛效应;ＡＣＦＣＭＳ的吸附性能与复合工艺条件、炭化和活化工艺条件密切相关。     

光催化再生型活性炭的研制

光催化再生型活性炭的研制是实现吸附饱和活性炭原位再生的重要环节。本文采用溶胶凝胶——再活化法在商品活性炭表面合成TiO2光催化剂，制得新型炭吸附材料一光催化再生型活性炭。以苯酚为模型化合物，考察了该材料的吸附性能和紫外光照射条件下的光催化再生性能。以扫描电子显微镜、低温液氮吸附研究光催化再生型活性炭的表面结构、孔径结构和TiO2的分布状况。结果表明，光催化再生型活性炭保留了原料活性炭的吸附性能，在紫外光照射下即可逐渐恢复其吸附性能。其吸附性能随担载量的增加而降低，再生率随担载量的增加而升高，催化剂担载量为2．0wt％活性炭具有适宜的吸附性能和光催化再生性能。其再生率随再生次数增加而下降。光催化再生型活性炭具有原料炭相似的表面结构和孔径结构。TiO2在活性炭基材料表面呈不均匀分布，主要集中在活性炭的大孔和表面凹陷处。     

沥青基多孔炭材料的制备及应用新进展

沥青基多孔炭材料是一类具有广泛用途的新型炭材料，多年来一直是炭材料制备领域研究的热点之一。本文对沥青基多孔炭材料，包括沥青基活性炭材料（沥青基活性炭、沥青基活性炭纤维和沥青基炭分子筛等）和沥青基炭泡沫体的制备方法及其应用进展进行了较为详细地介绍。     

粘胶基活性炭纤维及其应用研究现状

粘胶基活性炭纤维是一种新型炭材料,结构特点鲜明,功能多样性强,除具备比表面积高、活性基团丰富等良好的吸附性能外,还有电性能、氧化还原性能、催化特性和生物相容性。综述了粘胶基活性炭纤维的结构性能特点及在环境工程领域中的应用情况,主要用于饮用水净化,工业废水处理,有害气体如SO2、NOx、挥发性有机物吸附等方面,并对粘胶基活性炭纤维在环保领域的应用前景进行了展望。     

活性炭纤维的研制及其性能的研究

本文以毡状粘胶纤维、酚醛纤维和聚丙烯腈纤维为原料研制了活性炭纤维(ACF),并考察了它们的物化性能。实验结果表明,粘胶基ACF具有较大的比表面积和孔容积,它在气相和液相中对烃类及其衍生物的吸附性能比粒状活性炭优越;以粘胶基ACF为载体制备的催化剂对净化空气中的CO和氢气中的微量氧具有明显的催化效果。可以认为,粘胶基ACF在吸附和催化领域是一种有开发和应用前途的新型炭材料。     

活性炭纤维复合吸附材料的电热性能及应用

以活性炭纤维和酚醛树脂为原料制备复合吸附材料,研究了它的电热性能及气相吸附,脱附行为。     

石莼基微/中孔复合结构活性炭的制备及性能

以海洋海藻废弃物石莼为原料,通过热解预炭化,KOH活化制备活性炭。以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为吸附性能评价指标,探究了活化工艺对活性炭吸附性能的影响。结果表明,当KOH与石莼半焦质量比(碱炭比)为3.0∶1.0、活化时间为45 min、活化温度为800℃时,活性炭吸附性能最优,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值最大,分别为1824.19 mg/g、914.98 mg/g。FTIR测试表明,活性炭含有大量羟基等官能团。SEM测试表明,活性炭表面粗糙、存在大量孔结构。活性炭的BET比表面积为2616.3 m2/g,Langmuir比表面积高达4883.5 m2/g,平均孔径为2.73 nm。石莼基活性炭的孔结构为微/中孔复合结构,有作为储能、环保材料的潜质。     

氯化锌活化法制备多孔炭陶复合吸附材料

以氯化锌浸渍的木屑为原料,黏土为粘结剂,制备炭陶复合吸附材料。讨论了炭化温度和保温时间对其吸附性能的影响,并对其孔隙结构进行了表征。结果表明,随温度和保温时间的增加,炭陶复合吸附材料的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值呈先上升后下降的趋势;木屑受到活化作用形成活性炭而发生收缩,在活性炭和陶土之间形成空隙,有利于形成孔隙结构发达的炭陶复合吸附材料。在温度500℃、保温时间1 h的较佳工艺条件下,制得炭陶复合吸附材料的比表面积为809.5 m²/g,总孔容积为0.298 cm³/g,中孔容积为0.185 cm³/g,微孔容积为0.113 cm³/g,炭陶的含炭量为60.7%,碘吸附值为680.5 mg/g,亚甲基蓝吸附值为165.0 mg/g。     

炭分子筛的表征

炭分子筛是浓缩煤层气变压吸附机组的关键材料,性能的好坏直接影响变压吸附机组的性能。通过在77 K下N2的吸脱附等温线对炭分子筛的比表面积、孔径分布进行测定,通过吸附试验对炭分子筛吸附N2,O2,CO2,CH4,H2的能力及N2和CH4在炭分子筛上的吸附速度进行比较,以确定不同炭分子筛分离气体的能力。     

SMA-纳米SiC及SMA-纳米金刚石复合膜制备及其Cu2+离子吸附性能

以纳米SiC及纳米金刚石粉体为添加剂,通过苯乙烯与顺丁烯二酸酐的聚合,成功制备了苯乙烯-马来酸酐-纳米碳化硅(SMA-纳米SiC)及苯乙烯-马来酸酐-纳米金刚石(SMA-nano diamond)复合薄膜材料。通过热重分析(TG)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对吸附复合膜的结构进行表征。研究了SMA-纳米SiC及SMA-纳米金刚石复合膜的吸水性及其对二价铜(Cu²⁺)离子的吸附特性。结果表明,无机纳米颗粒的添加均提高了复合薄膜的耐热特性,提高了热分解温度。当纳米粉体含量在0.8~1.2 g之间,可以获得较为均匀的泡沫状多孔复合薄膜。浸泡6 h,纳米SiC添加量为1.0 g的复合膜吸水率低至4.81%。纳米金刚石添加量为1.0 g,复合膜吸水率低至3.52%。适量的纳米SiC及纳米金刚石可以提高复合膜的耐水性能。SMA-纳米SiC及SMA-纳米金刚石复合膜材料均对Cu²⁺离子具有一定的吸附特性,泡沫状复合膜吸附性能最佳。纳米SiC及纳米金刚石能够有效改善SMA膜对重金属离子的吸附性能。     

磁性复合微球处理水中氯仿的应用研究

采用磁性复合微球为吸附载体,将其应用于水体中氯仿的吸附研究,在此过程中以紫外吸光光度法就磁性复合微球粒径、表面性质对吸附性能的影响作了考察,最终选取粒径为1.5μm、表面富含胺基磁性的复合微球为最佳吸附材料。与此同时,利用CODCr法作为评价手段对磁性的复合微球吸附氯仿的处理工艺条件进行了优化,确定每处理质量浓度为74 mg/L的氯仿溶液2 mL需用磁性复合微球约1 mg,最佳吸附时间为4.0 h,磁性复合微球的富集时间为4.0 h,此时对氯仿的吸附效率大于83%。     

纳米Co/rGO磁性复合吸附材料的制备及对Cu2+的吸附性能

以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子，然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO)，并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除，以期为高效可复用的铜离子脱除剂的合成与应用提供指导。实验结果证实，Co/rGO复合材料具有超顺磁性，能够很方便的使用磁铁进行分离并在无磁场情况下振荡分散。Co/rGO复合材料对Cu2+具有稳定的吸附/脱附性能，实验条件下对Cu2+的最大吸附容量达到117.5 mg/g且5 min内实现吸附平衡，远优于其原料GO的60 min吸附容量27.6 mg/g。本工作系统考察了NaOH加入量、络合剂种类、溶剂种类等关键因素对Co粒子在rGO载体上形貌和分布特性的影响，比较了不同合成条件下的复合材料对Cu2+吸附效果的影响，并对优选条件下制备的Co/rGO复合材料进行了FT-IR, XRD, SEM表征。研究结果表明，纳米Co/rGO磁性材料对Cu2+的吸附过程更符合Freundlich模型，属于多层吸附。室温下吸附焓ΔH=17.81 kJ/mol，吸附反应平衡常数Kθ=3.65。当初始Cu2+浓度为39.22 mg/L时，对Cu2+的吸附率为93.47%，五次吸附/脱附循环后吸附容量仍保持在初始值的94%，每次吸附后溶液中残余Cu2+浓度均满足钴电解液对杂质铜离子的浓度去除要求(5 mg/L)或GB 8978-1996污水综合排放标准3级(2 mg/L)，有望在相关领域发挥作用。     

Preparation of graphite composite bipolar plate for PEMFC

This research studied the preparation of graphite composite using liquid thermosetting plastic such as polyester resin (POE), phenolic modified alkyd resin (PhA) and mixed resin (POE with 10% PhA) as a binder. The morphology, physical, electrical and mechanical properties of the graphite composites were analyzed. The results showed that POE could combine with graphite powder (the 66% wt. saturated of graphite powder) better than PhA and mixed resin and gave higher electrical conductivity (4.52 S/cm). It was also found that epoxy resin could improve the mechanical property of composite plate. The addition of TiO₂ and ZnSt slightly decreased the electrical conductivity and the water absorption. Moreover, it was proposed that TiO₂ could improve the mechanical property. Carbon fiber can increase electrical and mechanical properties and water absorption of the composite with POE as a binder. The mixing of wet-lay mixture with graphite, carbon fiber and POE composite improved the mechanical property and decreased the water absorption.     

Ultralight conducting polymer/carbon nanotube composite aerogels

By embedding carbon nanotubes into poly(3,4-ethylenedioxythiophene)–poly(styrenesulfonate) (PEDOT–PSS) supermolecular hydrogels in the presence of a very small amount of polyvinyl alcohol (PVA), we have presented the fabrication of ultralight conducting polymer/carbon nanotube composite aerogels with the apparent density of 0.04–0.07 g/cm³ made by supercritical CO₂ drying of as-made composite hydrogel precursors. The carbon nanotubes employed here are directly applicable to pristine (MWCNTs) or acid treated (c-MWCNTs) multi-wall nanotubes. Infra-red spectroscopy is used to confirm that PVA used for stabilizing nanotubes during the synthesis of hydrogel precursors has been completely removed by solvent exchange before supercritical CO₂ drying. The morphology and textural properties of the resultant composite aerogels are investigated by scanning electron microscopy, nitrogen adsorption/desorption, and X-ray powder diffraction tests. The thermal stability, together with electrical conductivities, of the resulting composite aerogels is revealed by the thermal gravitational analysis as well as conductivity tests. The results show that embedding of either MWCNTs or c-MWCNTs into PEDOT–PSS aerogel matrix can significantly enhance the specific surface areas (280–400 m²/g), the thermal stability and electrical conductivities (1.2–6.9 × 10⁻² S/cm) of the resulting composite aerogels.     

Fabrication of a Composite Varistor with Electrical Conductive Ni Filler and Electrostriction PNZST Matrix

A composite varistor was fabricated using Ni powder as conductive filler and PNZST antiferroelectric powder as electrostriction matrix. The composite is an electrical insulating material when an electrical field is not applied. When the electrical field was applied to the composite, the PNZST powder matrix was distorted. A conduction path was formed in the composite because of the distortion of the electrostriction matrix and thus the composite became a conductive material when the electrical field was applied. Composites using an Ni filler with 4-μm particle size and a PNZST matrix with 2-μm particle size showed a varistor property with volume fractions 33% and 37%; the nonlinearity coefficients of the composites were 3.85 and 3.82. The composites using an Ni filler with 40-μm particle size and a PNZST matrix with 2-μm particle size also showed varistor properties with volume fractions 50% and 53%, and nonlinearity coefficients of the composites were 3.65 and 3.12.     

蒙脱石制备插层复合材料的研究进展

蒙脱石是一种具有离子交换性的层状硅酸盐粘土矿物,利用其结构特性可以制备插层复合材料。这种通过插层反应得到的复合材料兼有无机主体和客体分子的性质,从而表现出不同于单一组分所具有的催化、吸附以及光、电、磁等性能,在构筑下一代的光学、光电纳米器件,化学或生物传感器,分子识别以及催化等领域存在潜在应用的价值。     

蒙脱石制备插层复合材料的研究进展

蒙脱石是一种具有离子交换性的层状硅酸盐粘土矿物,利用其结构特性可以制备插层复合材料。这种通过插层反应得到的复合材料兼有无机主体和客体分子的性质,从而表现出不同于单一组分所具有的催化、吸附以及光、电、磁等性能,在构筑下一代的光学、光电纳米器件,化学或生物传感器,分子识别以及催化等领域存在潜在应用的价值。     

纳米TiO2/凹凸棒石光催化复合材料的制备及其动力学

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/凹凸棒石光催化复合材料,并对其进行了表征. XRD结果表明,复合材料为锐钛矿相和金红石相的混晶结构,HRTEM和SEM图像显示,在凹凸棒石表面均匀负载了一层纳米TiO2颗粒. 实验考察了煅烧温度、催化剂用量及材料吸附性能对其光催化性能的影响,结果表明,600℃下煅烧制备的复合材料中TiO2晶粒尺寸为16 nm,锐钛矿相含量87%. 复合材料对甲基橙有较强的吸附性,吸附平衡常数Ka=0.00896 L/mg,催化剂添加量为3 g/L时光照2 h对甲基橙的降解率达92%. 光催化动力学方程符合Langmnir-Hinshelwood模型,二级动力学方程可很好地描述其降解规律：lnCt+0.00896Ct=0.418-0.0197t.