多壁碳纳米管嵌入13X/MgCl_2复合吸附剂的性能实验

配制了将不同含量的多壁碳纳米管(MWCNT)加入复合吸附剂13X/MgCl_2中制成的新型复合吸附剂,并对其吸附、脱附和导热性能进行了测试。实验结果表明:新型复合吸附剂在闭式200℃脱附完成后,新型复合吸附剂的吸附残余量随着MWCNT含量的升高而减小,13X的吸附残余量是MWCNT含量最高的13X/MgCl_2/MWCNT(CNT-5)复合吸附剂的吸附残余量的2倍,虽然MWCNT的加入不会对13X/MgCl_2复合吸附剂在室温下的吸附性能有影响,CNT-5在开式、闭式的平衡吸附量可以达到0.52 g·g-1和0.38 g·g-1,分别是13X吸附量(0.24 g·g~(-1))的2.2和1.6倍,但新型复合吸附剂可以脱附更多的水蒸气。新型复合吸附剂的热导率随着MWCNT含量的增大而升高,CNT-5的热导率可以达到0.265 W·m~(-1)·K~(-1),是13X热导率的4.9倍。     

空气取水用硅胶/MgCl2复合吸附剂吸附性能研究

通过浸渍法合成了一种硅胶/MgCl₂新型复合材料。探究了球型硅胶孔径和粒径、MgCl₂溶液浓度、吸附环境温湿度对硅胶/MgCl₂复合吸附剂吸附性能的影响。实验表明,复合吸附剂的吸附能力与硅胶孔径成正比,与硅胶粒径成反比。在25℃、50%RH下,SG-A/M20、SG-B/M20、SG-C/M20的平衡吸附量分别为0.25,0.37,0.39 g/g;在25℃、35%RH下,SG-D/M20、SG-A/M20、SG-E/M20的平衡吸附量分别为0.21,0.16,0.14 g/g。RH为35%～80%时,复合吸附剂的吸附量随RH增大而增大,温度为25～35℃时,复合吸附剂的吸附量随温度升高先增大后减小。在25℃、RH 80%下,SG-B/M20取得最大吸附量0.58 g/g。复合吸附剂在110℃下脱附90 min水蒸气脱附率>98%。SG-B/M20、SG-C/M20具有良好的循环稳定性,经8次吸附-脱附循环后吸附量减小量<0.03 g/g。硅胶/MgCl₂复合吸附剂的水蒸气吸附性能探究,...     

基于13X沸石的新型制冷复合吸附剂性能

以13X沸石原粉为主要成分添加不同配比硅溶胶配制新型制冷复合吸附剂，采用热排空法对配制的复合吸附剂进行闭式吸附和脱附性能试验。用开放式吸附测量法对复合吸附剂的最大吸附量进行测试，同时测量各复合吸附剂填充密度以及整体成型性能与硅溶胶含量的变化。试验结果表明：复合吸附剂E的闭式吸附和脱附性能均优于13X沸石原粉；在封闭系统中复合吸附剂吸附速度远远高于在开放式系统；在硅溶胶含量0-7%时复合吸附剂的填充密度随添加的硅溶胶迅速下降。综合各性能参数，复合吸附剂E被选择应用于太阳能冷管，其制冷系数COP约为0.24-0.28。     

纳米腐殖酸动态吸附废水中镉离子及其洗脱特性

在静态法研究纳米腐殖酸吸附模拟含镉废水基础上搭建考察模拟含镉废水中镉离子在吸附剂上动态吸附及洗脱特性的吸附柱实验装置,考察镉离子溶液浓度、吸附(脱附)温度、共存离子和进料流速对穿透吸附量和饱和吸附量的影响,运用Thomas模型研究了纳米腐殖酸柱吸附过程动力学机理,测定了再生后纳米腐殖酸的穿透吸附量和饱和吸附量,结果表明:初始镉离子浓度150 mg·L^-1和流速10 ml·min^-1下,其饱和吸附量分别为426.3 mg·g^-1和405.5 mg·g^-1;Thomas模型所得饱和吸附量q_em分别为364.1、436.1和441.9 mg·g^-1;洗脱峰镉离子浓度分别为3.3、12.0和22.0 g·L^-1;共存离子SO₄^2-浓度增加,纳米腐殖酸对镉离子的穿透吸附量和饱和吸附量降低;吸附和脱附均可常温工况进行。经30次吸附和再生后,穿透吸附量和饱和吸附量无明显降低。用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)对纳米腐殖酸吸附再生前、后性能进行表征,结果表明:纳米腐殖酸物化性能稳定,形貌基本无变化,尺度发生一定程度减小,表面及内部的氨基、羟基等对吸附镉离子均发挥有效作用,该材料可满足重复使用。     

AC/X-G吸附剂的制备及CH4/N2吸附分离性能

采用浓度为0.2g·ml^-1的葡萄糖溶液对13X沸石/活性炭复合材料(AC/X)进行碳沉积,研究沉积次数对复合吸附剂(AC/X-G)孔结构、表面性质和CH₄/N₂吸附分离性能的影响。通过X射线衍射,77K下的N₂吸附/脱附,扫描电镜,CO₂-TPD以及红外光谱表征样品的晶型、孔结构和表面性质,在298K、100kPa下对其CH₄和N₂吸附等温线进行测定,并将吸附结果与文献中碳材料和13X沸石的吸附性能进行比较。结果表明:随着沉积次数的增加,AC/X-G吸附剂中X型沸石的相对含量降低,微孔比表面积和微孔体积减少。AC/X-G的表面被碳膜覆盖,碱量降低,但出现强碱位和含氧基团C-O键。AC/X-G的CH₄和N₂吸附量下降,但吸附分离系数提高,沉积3次的样品AC/X-G-3的CH₄/N₂吸附分离系数达到3.0,表面的含氧基团有利于提高复合材料的CH₄/N₂吸附分离性能。     

复合吸附剂MWCNT/MgCl2的水蒸气吸附性能

通过研磨将多壁碳纳米管分别与质量分数为30%、40%和50%的无水氯化镁复合，制备了3种不同配比的复合吸附剂MWCNT/MgCl₂。采用数字化扫描电子显微镜（SEM）观察复合吸附剂表面材质的结构样貌，通过Hot Disk热常数分析仪测得复合吸附剂的热导率，使用恒温恒湿箱选取具有代表性的温湿度，测试复合吸附剂在不同工况下的水蒸气吸附性能，并采用准二级动力学模型对25℃、50% RH工况下的实验数据进行拟合，应用Autosorb-IQ全自动气体分析仪测试了三种样品在25℃下的等温吸湿曲线。实验结果表明，相同温湿度工况下，随着氯化镁含量增加，复合吸附剂的吸附量提高，25℃、50% RH下氯化镁含量为30%、40%和50%的复合吸附剂M1、M2和M3的吸附量分别为0.62、0.79和0.94 g/g；恒定湿度为50% RH，温度变化为15~35℃时，复合吸附剂吸附量受温度和饱和水蒸气分压力的双重影响，表现为先增加后减小；温度固定为25℃，相对湿度从50% RH增加到80% RH时，复合吸附剂吸附量均大大提升；复合吸附剂在35℃、25% RH中高温、低湿条件下仍表现出较好的吸附能力；在相对压力P/P₀为0.3时，M1、M2和M3的吸附量分别为0.24、0.25和0.30 g/g，随着吸附压力的增加，复合吸附剂的吸附量也不断提升，最大吸附量分别达到3.54、3.75和4.42 g/g。复合吸附剂MWCNT/MgCl₂的制备研究，为吸附剂的性能研究提供了基础，对太阳能吸附式空气取水的研究具有潜在意义。     

聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液分散聚合和Ca²⁺表面交联制备了聚丙烯酸钠包覆Fe₃O₄的磁性交联聚合物（CPAANa@Fe₃O₄）,对其进行了XRD、FT-IR、SEM和TGA等表征。以CPAANa@Fe₃O₄为吸附剂研究了CPAANa@Fe₃O₄对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的静态吸附,考察了溶液pH、吸附剂投加量、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：CPAANa@Fe₃O₄在pH 2～6范围内均具有较好的吸附性能,当吸附剂投加量分别为1.0 g·L^-1和1.6 g·L^-1时对初始浓度分别为200 mg·L^-1的Pb²⁺和100 mg·L^-1的Cd²⁺的去除率达到最大,可使Pb²⁺实现达标排放（GB 8978-1996）;CPAANa@Fe₃O₄对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,对Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为454.55 mg·g^-1和275.48 mg·g^-1。将CPAANa@Fe₃O₄用于处理实际电解矿浆废水,发现能有效吸附其中的Pb²⁺和Cd²⁺,具有潜在实用价值。     

温度和氧含量对NH4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^-1 NH₄Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)进行同步检测,研究了不同温度下N₂气氛和N₂+6.4 %(体积)O₂气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N₂气氛、N₂+6.4%(体积)O₂气氛以及150℃下N₂气氛中固定床出口均未明显检测到Hg²⁺,50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N₂+6.4%(体积)O₂气氛中吸附剂的总汞(Hg^T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg⁰被吸附脱除,其余则被O₂非均相氧化为Hg²⁺而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg^T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。     

纳米腐殖酸基离子交换复合树脂动态吸附-脱附冶金镍镉废水

系统研究了纳米腐殖酸基离子交换复合树脂在多离子共存体系中对Ni²⁺/Cd²⁺的选择吸附性能。以此为基础,通过多柱串联、饱和吸附、洗脱液套用方法完成了对Ni²⁺、Cd²⁺冶金废水资源化治理研究,用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG-DTA)、X射线光电子能谱仪(XPS)及N₂吸附-脱附分析仪(BET)等物理手段对复合树脂的微观形貌、化学结构、耐热性、元素组分变化及孔径分布进行表征。研究结果表明:纳米腐殖酸基复合树脂对Ni²⁺、Cd²⁺离子具有吸附速度快[0.55～1.50 mg·(g·min)^-1]、交换容量高(Ca²⁺、Mg²⁺共存体系中对Ni²⁺、Cd²⁺吸附容量分别为139 mg·g^-1和148 mg·g^-1)、选择性能好等优点,回收溶液中镍和镉离子浓度和纯度高(分别为45.15 g·L^-1和 39.17g·L^-1,且C_Ni(Ⅱ)/C_total 0.989,C_Cd(Ⅱ)/C_total 0.994);吸附-洗脱200次后,其物理、化学结构性能稳定;断面形貌变化不明显,交换容量基本不变,可重复使用;比表面积、平均孔径及孔容分别为1189.85 m²·g^-1、30.2 nm 和0.96 cm³·g^-1,热稳定性能好;氮含量从16%降至12%、氧含量由26.49%升至29.96%,交换容量由5.38mmol·g^-1升至6.06 mmol·g^-1。     

石墨烯-13X/LiCl复合吸附剂开式吸附-解吸性能

利用不同质量分数的石墨烯（MLG）与13X/LiCl合成新型复合吸附剂。通过扫描电镜（SEM）和N₂吸附表征复合吸附剂的微观形貌和孔隙特性,测试了复合吸附剂开式环境下的水蒸气吸附及解吸性能,并探究复合吸附剂中石墨烯质量分数对吸附解吸性能的影响。通过80%相对湿度（RH）的高湿工况进一步筛选出盐的质量分数为18.4%的13X/LiCl为最佳盐含量的吸附剂（MZ）作为合成复合吸附剂的基质。实验结果表明：石墨烯增加了复合吸附剂的结构性参数（比表面积,孔体积及孔径）,其中比表面积由未添加石墨烯的MZ [(262±3)g/m²],最大可提升至12G-MZ [(304±4)g/m²];复合吸附剂表现出优异的水蒸气吸附性能,所有复合吸附剂的相对吸附量均高于MZ（0.554g/g）,3G-MZ吸附性能最佳,水蒸气吸附量高达0.587g/g,是13X的2.7倍;除12G-MZ外,随着吸附剂中石墨烯质量分数的增加,水蒸气解吸率随之增加,其中9G-MZ的解吸率接近90%,较MZ（81.8%）提升了9.7%。该研究可为复合吸附剂应用于吸附空气取水提供基础研究数据。     

氯化镁/沸石复合材料的吸附特性及储热性能

制备了一种以13X沸石分子筛为多孔基质材料、氯化镁为反应盐的高性能复合吸附储热材料,并对其吸附性能和储热密度进行了深入研究。使用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的微观结构和形态特征进行了表征;使用全自动比表面积与孔隙度分析仪（ASAP 2460）测试了复合材料的孔体积;使用恒温恒湿箱对复合吸附材料的吸附性能进行了测试,其中含盐量29%（质量分数）的复合吸附材料达到了0.75 g·g^-1的平衡吸附量,探讨了含盐量和相对湿度对复合吸附材料吸附性能的影响规律;利用激光热导仪（LFA）测试了纯沸石以及复合吸附材料的热扩散系数;利用同步热分析仪（STA）测试了复合吸附材料的储热密度,其中含盐量最高的复合吸附材料质量储热密度达到1628 kJ·kg^-1,体积密度高达412 kW·h·m^-3,定量地分析了氯化镁/沸石复合材料耦合物理吸附、化学吸附与吸收过程的多形态储热密度。     

Superhigh selective capture of volatile organic compounds exploiting cigarette butts-derived engineering carbonaceous adsorbent

Herein, we develop cost-efficient superhigh-performance of engineering carbonaceous adsorbent from cigarette butts using combined wet-impregnated and re-dispersed method of KOH, which optimizes the implant approach of activator, breaking the restriction of selective capture of toluene using traditional activated carbon. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of targeted adsorbent can attain 3088 m²·g^-1 and 1.61 cm³·g^-1, respectively, by optimizing the temperature-dependent synthetic factor effect of the adsorbent. The adsorption capacity of resultant adsorbent for presenting volatile benzene and toluene shows a positive correlation with increasing carbonization temperature of carbon precursor. Besides, we demonstrated the unsmoked and smoked butts derived adsorbents afford feeble difference in saturated adsorbed capacity of volatile organic compounds (VOCs). The highest adsorption capacity of sample CF-800 for benzene and toluene in CF group is as high as 1268.1 and 1181.6 mg·g^-1 respectively, slightly higher than that of sample UF-800, but far outperforming reported other adsorbents. The predicted adsorption selectivity of CF-800 and UF-800 for C₇H₈/H₂O (g) using the DIH (difference of isosteric heats) equation reach up to ca. 3800 and 7500 respectively, indicating the weak adsorbability of water vapor on the developed adsorbent and greater superiority of the smoked butts derived adsorbents in selective capture of VOCs at low relative humidity in the competitive adsorption process for practical mixed VOCs.     

Superior adsorption performance of graphitic carbon nitride nanosheets for both cationic and anionic heavy metals from wastewater

Water pollution caused by highly toxic Cd(II), Pb(II), and Cr(VI) is a serious problem. In the present work,a green and low-cost adsorbent of g-C_3N_4 nanosheets was developed with superior capacity for both cationic and anionic heavy metals. The adsorbent was easily fabricated through one-step calcination of guanidine hydrochloride with thickness less than 1.6 nm and specific surface area of 111.2 m~2·g~(-1). Kinetic and isotherm studies suggest that the adsorption is an endothermic chemisorption process, occurring on the energetically heterogeneous surface based on a hybrid mechanism of multilayer and monolayer adsorption. The tri-s-triazine units and surface N-containing groups of g-C_3N_4 nanosheets are proposed to be responsible for the adsorption process.Further study on pH demonstrates that electrostatic interaction plays an important role. The maximum adsorption capacity of Cd(II), Pb(II), and Cr(VI) on g-C_3N_4 nanosheets is 123.205 mg·g~(-1), 136.571 mg·g~(-1),and 684.451 mg·g~(-1), respectively. The better adsorption performance of the adsorbent than that of the recently reported nanomaterials and low-cost adsorbents proves its great application potential in the removal of heavy metal contaminants from wastewater. The present paper developed a promising adsorbent which will certainly find applications in wastewater treatment and also provides guiding significance in designing adsorption processes.     

铝系成型锂吸附剂性能测试评价与对比

我国察尔汗盐湖卤水中蕴含丰富的锂资源,但总体品位较低,具有锂浓度低、镁锂比高的特点,导致开发难度很大。吸附法是针对高镁锂比卤水进行提锂的有效方法,其中铝系锂吸附剂具有洗脱无溶损的优势,目前已在盐湖提锂工业中应用。分别对两种工业化铝系锂吸附剂A、B以及实验室自制吸附剂C进行了系统化表征与吸附性能评价。实验结果显示三种成型吸附剂的有效成分均是锂铝层状氢氧化物,在静态吸附条件下,25℃时吸附剂A、B、C对察尔汗老卤中锂的吸附量分别为2.23、0.45、4.90 mg·g^-1,吸附动力学均符合拟二级动力学方程,不同温度下吸附等温线拟合结果表明Sips三参数模型能够准确描述三种吸附剂的吸附过程。     

Preparation of carbon-based adsorbents from sewage sludge pyrolysis to remove metals from water

The objective of this study was to evaluate the use of cheap carbon-based adsorbents from sewage sludge pyrolysis to remove Na⁺, K⁺, Ca²⁺ and Mg²⁺ from saline water. Four model solutions of NaCl, KCl, CaCl₂ and MgCl₂ that simulated seawater composition were used. The model solutions were 456.54 mmol_c L⁻¹ NaCl, 9.72 mmol_c L⁻¹ KCl, 19.96 mmol_c L⁻¹ CaCl₂ and 111.09 mmol_c L⁻¹ MgCl₂. Two carbon adsorbents, one with chemical activation, were prepared by a new method and evaluated for ion adsorption. The results indicated that carbon adsorbent without chemical activation was the most effective in removing ions from different solutions and the removal of metals followed the sequence: Na⁺ (76.78−69.66) >K⁺ (66.0−57.80) >Mg²⁺ (44.84−42.85) >Ca²⁺ (35.12−12.38). Results showed that it is to possible prepare carbon-based adsorbents from sewage sludge following inexpensive and environmentally acceptable methods.