硝酸改性活性炭对模拟汽油中苯并噻吩的吸附

用硝酸对活性炭进行改性,对改性前后活性炭的性质进行了表征,并考察了改性前后活性炭对模拟汽油中苯并噻吩的吸附平衡及动力学行为。采用Freundlich、Langmuir、Sips和BET吸附模型分别对改性前后活性炭吸附苯并噻吩的吸附平衡数据进行拟合,用准一阶、准二阶、混阶和修正的准n阶速率方程对其动力学数据进行拟合。结果表明,BET和Sips吸附模型对改性前活性炭吸附苯并噻吩的吸附等温线拟合度最高,Sips和Freundlich吸附模型对改性后的拟合度最高;改性前后活性炭对苯并噻吩的吸附均以物理吸附为主,改性后活性炭表面活性位的异质化程度增加,对苯并噻吩的亲和力增强。修正的准n阶速率方程对活性炭吸附苯并噻吩动力学的拟合度最高。活性炭表面含氧官能团的密度是决定其吸附容量的主要因素,改性后活性炭对苯并噻吩的吸附容量提高33.7%。     

树脂基改性球形活性炭的汽油吸附脱硫性能研究

使用D001型阳离子交换树脂为炭化前躯体,于Cu2+,Ni2+,Fe3+的硝酸盐溶液中浸渍进行阳离子交换负载金属离子,N2气氛下焙烧炭化后利用CO2高温活化,制得负载金属的改性球形活性炭吸附剂。TG-DTG,XRD,SEM,BET等表征结果表明,树脂炭化制得的改性活性炭球形结构保持良好,孔体积及比表面积较大,负载金属构成选择性吸附活性位。利用噻吩的环己烷溶液作为模拟汽油考察改性球形活性炭的吸附脱硫性能,结果表明：负载金属种类对吸附容量的影响由强到弱的顺序依次为Fe＞Ni＞Cu,室温下噻吩的饱和吸附容量随温度升高而降低,一阶及二阶动力学方程均能较好地描述吸附传质过程,利用溶剂超声洗脱及热处理方式进行吸附剂再生,经3次再生后改性球形活性炭的噻吩吸附能力保持较好。     

硝酸改性对活性炭吸附脱硫性能的影响

采用硝酸对活性炭进行改性,考察了改性时间、温度及硝酸浓度对活性炭吸附性能的影响。结果表明,随着温度升高和处理时间延长,改性活性炭的吸附性能总体呈先升后降的趋势;随着硝酸浓度增加,改性活性炭的吸附性能提高。硝酸改性活性炭的最佳条件为：温度80℃,硝酸质量分数65％,处理时间1h。制得的改性活性炭对石油醚中二苯并噻吩的硫吸附容量为6．90mr,／g,比改性前提高了14．1％。     

金属有机骨架化合物MOF-14的脱硫效果研究

采用水热法合成出金属有机骨架化合物MOF-14,基于固定床动态吸附实验,考察了室温下MOF-14对模型油中噻吩及苯并噻吩的脱除效果,并经溶剂甲苯洗涤对吸附剂进行再生。结果表明,MOF-14对模型油中噻吩和苯并噻吩的饱和吸附容量分别为2.02%,0.53%;吸附剂再生后对模型油中苯并噻吩的吸附饱和容量为0.53%,再生率达到100%。     

柴油吸附脱硫活性炭改性吸附剂研究

研究了用不同金属离子以及糠醛、糠醇、浓硫酸、浓硝酸对活性炭进行改性对活性炭吸附剂对FCC柴油和由正癸烷和二苯并噻吩(DBT)组成的模拟柴油的脱硫率的影响。实验结果表明:金属离子改性中Fe离子改性活性炭脱硫率好;活性炭浸涂糠醛、糠醇也可以提高吸附脱硫性能;浓硫酸、浓硝酸氧化可以增加活性炭表面酸性基团的量,改进脱硫性能,浓硫酸优于浓硝酸。进行了活性炭复合改性实验,结果表明,浓硫酸氧化后再进行Fe改性,脱硫率最高,吸附DBT模型物的脱硫率可达到100%。     

DIPA改性SBA-15介孔分子筛用于CO_2/CH_4分离的性能研究

CH4和CO2的大量排放是造成温室效应的主要因素,在全世界范围内对排放的CH4和CO2进行回收和利用是非常必要的。变压吸附是有效的气体分离技术,而高选择性吸附剂是变压吸附技术的关键。将DIPA(二异丙醇胺)负载在介孔分子筛上,使介孔分子筛的介孔和胺作用结合起来,合成了高选择性CO2/CH4分离吸附剂。首先以水热法合成SBA-15介孔分子筛,通过表征分析,其具有高度有序的六方结构,而DIPA改性后的SBA-15仍然保持介孔分子筛的有序结构,且DIPA基本都进入孔道内。SBA-15经DIPA改性后,CO2/CH4选择分离性能大大提高,分离因子达46.75,吸附的CH4可完全再生,吸附的CO2只能部分再生。负载DIPA对CH4的吸附容量没有明显影响,但大大提高CO2的吸附容量。在6次稳定性实验后,对CH4、CO2的吸附量保持稳定,CH4/CO2的分离因子在15.5左右。随操作温度的升高,DIPA改性SBA-15对CO2吸附容量增大,通过单塔吸附再生的性能比较,45℃时CO2吸附再生的综合性能最好。     

超声辅助酸碱改性活性炭纤维对DBT脱硫性能的研究

以不同浓度和温度的酸碱溶液改性活性炭纤维(ACF),发现8mol/L、90℃的混酸改性ACF对二苯并噻吩(DBT)的脱除效果较好,对其进行了BET、FTIR及Boehm滴定的结构表征。结果表明,改性后ACF的比表面积、孔容和含氧官能团明显增加。将改性后的ACF对DBT模拟油的脱硫条件进行优化,得到适宜的操作条件为:超声时间80 min,吸附温度50℃,吸附时间1.5h,m(油)∶m(剂)=100∶1,在该条件下,吸附剂的吸附容量可达到49.61mg/g。改性后的ACF对DBT有较好的重复使用性,且等温吸附数据的拟合符合Langmuir方程,吸附饱和硫容量可达到57.80mg/g。     

高效脱除液化石油气中2-氯丁烷吸附剂的研究

以铜为活性组分,以硅藻土、活性氧化铝、活性炭和13X分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列脱氯吸附剂,用于液化石油气中2-氯丁烷的脱除。在固定床反应器上研究了空速和吸附温度对吸附过程的影响,并考察了吸附剂的再生效果。实验结果表明:负载铜的13X分子筛具有最好的吸附效果,其吸附容量可达5.0%,降低液化石油气空速有利于提高吸附容量,升高吸附温度对吸附脱氯不利,且会降低吸附剂吸附容量。采用空气高温加热法对制备的吸附剂进行再生,多次反应再生循环实验结果证明吸附剂再生效果良好。     

改性活性炭对石脑油中有机氯的吸附性能研究

采用硝酸和双氧水对活性炭进行氧化改性,研究改性活性炭对石脑油中有机氯的吸附性能。采用Boehm滴定和FT-IR方法对改性活性炭表面官能团进行表征并用BET方法分析其物理结构,使用微库仑仪分析产物有机氯含量。结果表明,活性炭通过氧化改性可以在表面大量引入酸性官能团（羧基、内酯基、酚羟基）,酸性明显提高。通过脱氯实验发现,温度的提高可以显著增加改性活性炭的吸附性能,在350℃下,5%双氧水改性活性炭对有机氯的脱除率可高达96.6%。剧烈的氧化作用虽然能引入更多的酸性官能团,但对活性炭微孔结构破坏严重导致物理吸附容量降低,其综合的吸附效果未有显著提高。     

活性炭臭氧化改性及其对噻吩的吸附热力学和动力学研究

 采用臭氧对椰壳活性炭、煤基活性炭进行氧化改性，研究了改性活性炭对噻吩的静态吸附热力学和动力学特征。结果表明，臭氧化改性提高了活性炭对噻吩的吸附容量和Langmuir、Freundlich 2种吸附等温线方程的相关性。根据热力学函数关系计算了等量吸附焓、吉布斯吸附自由能和吸附熵。吸附热小于0，活性炭对噻吩吸附是放热反应。采用拟一级、拟二级速率方程来考察吸附动力学，并计算了这些动力学模型的速率常数，拟二级模型和实验数据之间有较好的相关性。同时对吸附机理进行了分析。     

改性活性炭吸附脱除噻吩类硫化物

采用不同氧化剂对活性炭进行处理后再负载金属离子,以提高其对燃油中噻吩类硫化物的吸附性能。采用均匀设计对硝酸浓度、氧化温度、Cu~(2+)负载量、焙烧温度及焙烧时间等5个因素进行优化,采用直观分析和二次多项式逐步回归分析法进行数据处理,得到较优的活性炭故性工艺条件:硝酸浓度为15mol/L,氧化温度为100℃,Cu~(2+)负载量(以CuO质量分数计)为15%,焙烧温度为150℃,焙烧时间为4.5h。在此工艺条件下制备的活性炭吸附剂对二苯并噻吩的穿透硫容和饱和硫容分别达到9.3mg/g和14.7mg/g。油品中的竞争物质对活性炭吸附剂脱除苯并噻吩性能的影响强弱顺序为:芳烃>烯烃。     

炭沉积温度对改性活性炭吸附剂吸附性能的影响

考察了在不同温度下炭沉积的活性炭样品在吸附CH4和CO2上不同的表现,发现吸附的选择性和温度呈现出正相关关系。但是在吸附选择性上升的同时,样品对于两种气体的吸附容量都有着明显的下降,这在实际应用过程中非常不利。     

改性Y型分子筛吸附脱除模拟油品中氯辛烷

分别采用离子交换法和等体积浸渍法对Na-Y分子筛进行改性。利用低温氮气吸附 脱附、X射线衍射、X射线荧光光谱和氨气程序升温脱附等手段对改性分子筛进行表征。考察了改性方法、交换的离子类型、吸附时间、吸附温度和吸附剂与油品质量比等因素对改性分子筛吸附脱除模拟油品中氯辛烷性能的影响,并研究了其再生循环使用性能。结果表明：离子交换法制备的Cu-Y分子筛的吸附脱氯性能高于等体积浸渍法制备的CuO/Y分子筛。经Co²⁺、Cu²⁺、Ag⁺改性的Y型分子筛,其脱氯性能较Na-Y分子筛显著增加,其中Cu-Y分子筛的脱氯性能最好。当Cu-Y分子筛与油品质量比为1∶5、吸附温度为20 ℃、吸附时间为1 h时,脱氯率达到91.9%。NH₃-TPD表征显示,分子筛的表面酸性对其脱氯性能具有显著影响,分子筛表面总酸量越大,其脱氯性能越高。Cu-Y分子筛再生循环使用7次后,其比表面积及酸量有少量减小,导致其脱氯性能略微降低。     

功能化硅基介孔材料的合成及其CO2吸附性能

以传统的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和阴离子水溶性聚合物聚丙烯酸钠（NaPAA）为复合模板剂,在室温下合成了新型硅基介孔材料;选用聚乙烯亚胺（PEI）和硝酸镁（Mg(NO₃)2·6H₂O）对其进行改性,制备了PEI和MgO改性硅基介孔材料。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、静态体积法和程序升温脱附手段考察了该硅基介孔吸附材料的结构和CO₂吸附性能。结果表明,该硅基介孔材料具有较大的比表面积和孔体积以及均匀的孔道结构,可以使改性剂很好地分散在其孔道内;PEI和MgO改性的硅基介孔吸附材料对CO₂的吸附能力大大增强。在298 K下,PEI负载质量分数为16.7%的PEI改性硅基介孔材料对CO₂的吸附量最大,达到0.98 mmol/g;MgO改性的硅基介孔材料在MgO负载质量分数为20%时,对CO₂的吸附量最大。     

吸附分离液蜡油中芳香烃的研究

采用吸附法分离了液蜡油中的芳烃,探讨了改性多孔炭、分子筛、硅胶以及聚苯乙烯树脂等不同吸附剂对芳烃的吸附性能。并对改性后的多孔炭吸附剂进行结构表征。结果表明：氢氧化钠改性条件下的多孔炭材料具有更高的比表面积,对芳烃的吸附量可达37.025 mg/g,吸附性能远大于分子筛、硅胶、聚苯乙烯树脂等未改性吸附剂,聚苯乙烯树脂对芳烃的吸附性能最差,吸附量16.025 mg/g。     

用过渡金属改性硅胶吸附剂脱除焦化柴油中的氮化物

将过渡金属离子（Fe3＋,Co2＋,Ni2＋,Cu2＋）负载到硅胶上,先制得过渡金属离子改性硅胶吸附剂（Fe（Ⅲ）/SiO2,Co（Ⅱ）/SiO2,Ni（Ⅱ）/SiO2,Cu（Ⅱ）/SiO2）,后在氢气环境中和500℃下对过渡金属离子改性硅胶吸附剂进行还原处理,制备出过渡金属改性硅胶吸附剂Fe/SiO2,Co/SiO2,Ni/SiO2。分别在间歇式和连续固定床吸附装置上,以焦化柴油（氮质量分数为2.1×10-3）为原料,在常压下研究了吸附条件对吸附剂脱氮效果的影响。结果表明,最佳吸附温度为120℃,最佳油剂比[m（焦化柴油）/m（吸附剂）]为60;平衡吸附量[m（氮）/m（吸附剂）]由小到大顺序为Fe（Ⅲ）/SiO2,Ni/SiO2,Co（Ⅱ）/SiO2,Cu（Ⅱ）/SiO2,Fe/SiO2,Ni（Ⅱ）/SiO2,Co/SiO2;分别用Fe（Ⅲ）/SiO2,Ni/SiO2,Co（Ⅱ）/SiO2处理焦化柴油,吸附剂的平衡吸附量分别为22.713×10-3,23.305×10-3,18.480×10-3。     

固废基活性炭制备及其甲苯吸附机制研究

采用固废资源废弃活性炭为炭源前驱体,加入碱性助剂,经炭活化制备了再生活性炭（RAC, regeneration activatied carbon）样品,并进一步通过高铁酸钾改性处理,最终制备得到高性能VOCs吸附炭。同时通过SEM、RAMAN、FT-IR、XPS、动/静态吸附等表征设备,对改性前后的样品进行系统研究。研究结果表明,经过强氧化剂高铁酸钾改性后的RAC比表面积和孔体积提升了1.4倍,缺陷程度增强,表面含氧官能团含量显著增加。其中高铁酸钾改性24h后的样品对甲苯动态吸附性能最好（375.5mg/g）,相比于原始样品RAC动态吸附量（192.8mg/g）增加了一倍;静态吸附测试结果发现RAC-6%K2FeO4+H2SO4-24h最大静态吸附量为796mg/g,表明高铁酸钾改性处理,能够显著增加RAC的VOCs吸附性能。此外,通过连续吸-脱附循环实验测试发现,第五次再生后的样品RAC-6%K2FeO4+H2SO4-24h仍然保持91%的吸附性能,具有良好的循环稳定性,对于工业VOCs废气的高效净化具有重要应用价值。