燃煤烟气中单质汞吸附与氧化机理研究进展

燃煤电厂汞排放控制是当前的研究热点,实现燃煤烟气中汞的脱除涉及两个非常重要的过程：吸附与氧化。本文概述了汞在吸附剂表面吸附的相关理论和单质汞的催化氧化机理,结合碳基和非碳基吸附剂相关吸附特性的研究现状,对汞的吸附机理进行了讨论,回顾了SCR、碳基、以及金属和金属氧化物三种常见催化剂对单质汞的催化氧化性能并总结了其可能存在的机理。指出吸附剂表面活性位是决定其对汞吸附效果的关键因素,异相反应是单质汞氧化的重要途径,吸附和氧化是相辅相成的,不同催化剂不同气氛下氧化机理不同。并提出通过氯化物等物质改性能够提高吸附剂的吸附效果,深入研究汞的异相反应机理并开发经济有效的汞脱除方法是今后的研究方向。     

钙基CO2吸附剂的惰性掺杂和形貌调控研究进展

有效捕集CO₂对于缓解亟待解决的温室效应、气候变暖、环境污染和能源危机问题具有重大意义。钙基吸附材料因为CO₂吸附容量高及成本低廉而受到了广泛关注。本文介绍了钙基吸附剂的CO₂吸附机理,着重阐述了显著提高吸附性能的两种改性方法,包括惰性掺杂和形貌调控。归纳了利用Zr、Ce、Mn、Mg、Al等塔曼温度较高或富含氧空穴的金属氧化物对氧化钙进行单掺杂和复合掺杂改性,针对合成方法、吸脱附条件、惰性组分掺杂量、钙基前体等不同参数对掺杂改性钙基CO₂吸附剂性能的影响进行总结。同时指出,采用聚苯乙烯小球、碳凝胶、碳球、表面活性剂等制备得到的中空结构球形钙基吸附剂或实心结构球形钙基吸附剂,具有良好的CO₂吸附容量和吸附稳定性。提出两种改性方法距离工业化应用还有较大的差距,亟需深入探讨吸附剂的结构与性能之间的关系,从而为吸附剂的设计提供理论指导。     

活性炭对甲醛吸附的强化方法及模拟研究

甲醛(HCHO)具有释放周期长、毒性高、来源广泛、致癌等特点,如果处理不当将对人体健康造成极大的危害.活性炭高因其高孔隙率、大比表面积的特点和丰富的表面官能团、特殊的电子结构以及特有的耐酸耐碱等物理化学性质使其成了处理各类污染物的有效吸附剂,但对甲醛而言吸附效果较差.分析了活性炭吸附甲醛效果较差的原因,归纳整理了氧化改性、负载改性、酸碱改性和等离子体改性等化学改性方法,并总结了分子动力学、格子Boltzmann法、量子化学等模拟方法.为研究增强活性炭吸附总结了不同的研究思路和研究手段,也为甲醛净化的研究提供了有益的参考.     

吸附法脱除VOCs挥发性有机物的研究进展

吸附法是脱除挥发性有机物(VOCs)的主要方法之一,具有工艺成熟、操作简单、能耗低、净化效率高等优点。吸附剂的选择是VOCs吸附的关键,同时如VOCs分子结构、外界环境因素也会影响脱除效果。本文重点介绍了不同吸附剂对VOCs的吸附,分析了影响VOCs吸附的其他因素,并展望了吸附法脱除VOCs的研究方向。     

AlCl_3改性柿叶对苯酚废水的生物吸附性能

以柿叶为原料,采用硫酸-甲醛和AlCl_3进行改性制备新型吸附剂硫酸甲醛改性柿叶(SCLAl)。研究了SCL-Al对苯酚的吸附性能,探讨了吸附剂用量、吸附时间、初始浓度、pH值、温度等因素对吸附性能的影响。结果表明:pH值、吸附剂用量和吸附时间对吸附率的影响较明显;温度对吸附率的影响较小;SCL-Al吸附1g/L苯酚时,在pH≥7,1L苯酚溶液中吸附剂用量为15g/L,室温条件下吸附60min基本达平衡,吸附动力学符合准二级动力学方程;吸附行为符合Freundlish吸附等温式。     

活性炭纤维负载TiO2净化室内空气的研究进展

介绍了TiO₂/ACF复合材料吸附净化室内空气中甲醛及苯系污染物的方法以及影响净化效果的因素、ACF的等离子体改性对ACF表面性能的影响、TiO₂的掺杂改性对TiO₂光催化活性的影响,ACF和TiO₂的改性可以显著提高TiO₂/ACF复合材料降解室内污染物的效率。     

提高层状双金属氢氧化物水中吸附性能研究进展

介绍了LDH这类绿色环保、结构独特、理化性能优异的高效吸附剂,归纳了国内外科研工作者对于LDH材料在水处理方面的研究成果,分析了LDH吸附性能的影响因素并解释了污染物的吸附机理。认为吸附剂的吸附能力与自身结构和特性有关,可以通过增大比表面积和改变表面化学性质来提高吸附剂吸附性能。表面改性使LDH具有吸附专向性,提高了对特定污染物的吸附效率;改变形貌结构增大了吸附剂的比表面积和孔隙率,为LDH提供更多的吸附位点,为离子转输提供了有利条件。     

Mg/Y改性Ca基吸附剂强化吸附CO2试验

在碳中和背景下,CO₂捕集与封存技术的开发与应用刻不容缓。Ca基吸附剂对CO₂捕集能力强、吸附量高,是良好的碳捕集吸附剂,但其循环性能有待提升。为提升Ca基吸附剂的循环性能,采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备镁/钇(Mg/Y)改性Ca基吸附剂,利用XRD/SEM等手段对其进行表征,通过热重仪和固定床在700℃高温下进行循环吸附试验,考察了改性Ca基吸附剂的吸附性能与循环稳定性。结果表明,Mg掺杂Ca基吸附剂中,Ca与Mg质量比为8∶2时吸附剂性能最佳,第1次循环中CO₂吸附量高达0.60 g/g(以吸附剂计),15次循环后衰减至0.49 g/g,优于未掺杂Ca基吸附剂。对Mg和Y掺杂Ca基吸附剂的研究表明,Ca/Mg吸附剂的初始吸附量高于Ca/Y吸附剂,但Ca/Y吸附剂的循环性能明显提升。保持吸附剂中CaO质量分数为80%,比较双掺杂(Ca/Mg/Y)和单一掺杂(Ca/Mg、Ca/Y)改性Ca基吸附剂的吸附性能和循环性能。结果表明,初始吸附量最高的为Ca/Mg吸附剂,达0.60 g/g, 5次循环后衰减至0.54 g/g左右,...     

直接空气捕碳固体多孔材料的研究进展

直接空气捕碳(DAC)技术属于一种负碳技术，作为碳捕集、存储和利用(CCUS)技术的有效补充，是助力实现“双碳”目标的重要技术之一。由于吸附能力强、再生能耗低、应用场景灵活以及结构可调性强，固体多孔材料在降低DAC经济成本和运行能耗方面具有不可替代的优势。本文从固体多孔材料的DAC原理出发，重点综述了包括沸石吸附剂、硅基吸附剂、炭基吸附剂、纳米氧化铝吸附剂、金属有机框架(MOF)材料吸附剂和多孔树脂材料吸附剂等DAC的研究现状，系统介绍和比较了固体多孔吸附材料的吸附容量、吸附选择性、水热稳定性、再生能耗以及循环稳定性方面的优缺点。本文着重分析了胺功能化改性和载体孔隙结构等因素对吸附CO₂性能的影响规律，对各类固体多孔材料在DAC应用中面临的挑战提出了具体的优化方向，并指出未来固体多孔吸附材料的设计开发应兼顾经济性和高效性，加快开展中试规模的DAC试验研究。     

改性玉米芯吸附剂处理水中镉的研究

以普通玉米芯为研究原料,通过磷酸、氢氧化钾改性、碳化等方法,得到对水中重金属镉吸附性能良好的玉米芯活性炭吸附剂,并对吸附改性、炭化的玉米芯的表面结构进行了观察和表征,研究了玉米芯基吸附剂的改性方法、吸附水中重金属镉的影响因素及机理。研究表明,玉米芯经氢氧化钾改性后制备的活性炭对水中重金属镉的吸附效果最佳,且受处理水样的pH、吸附剂粒径等影响较小。     

煤化工VOCs吸附处理技术研究进展及展望

煤化工产生的挥发性有机物VOCs气体成分复杂且有毒有害,为了避免煤化工VOCs及其光化学产物对环境和人体健康产生危害,通过分析VOCs气体的排放控制及处理技术,指出煤化工VOCs吸附技术是可以控制VOCs排放、回收吸附材料及回收有价值VOCs的经济、有效的VOCs去除技术。通过分析煤化工VOCs吸附的物理与化学过程及其影响因素、解吸附的过程与方法,对常用的吸附材料的改性研究及发展进行了综述,通过对比不同吸附装置的结构、吸附特点及优缺点,将煤化工VOCs吸附技术与其他技术的组合实际工程应用进行了比较分析,并展望了吸附技术的未来研究方向。影响吸附过程的因素有吸附材料的结构特性、表面化学性质及亲疏性热稳定性等物理化学特性,被吸附物质VOCs的分子特性、吸附剂与吸附质之间的相互作用、不同吸附质之间的相互竞争、吸附环境等;物理吸附过程包括外表面传值吸附阶段、内部表面扩散阶段、不同孔径孔隙之间的平衡阶段;吸附剂微孔提供了主要的吸附位点,而中孔及大孔则增强了VOCs的扩散通道。吸附材料经过适当改性具有优异的VOCs吸附能力;采用H2O2浸渍法改性可提高活性炭纤维表面含氧官能团含量,吸附能力增强;采用具有强氧化性的浓硫酸等改性使活性炭表面具有含氧基团,增强活性炭对氮的吸附能力;用碱性氢氧化物改性的活性炭增加了比表面积,用酸改性可增加表面官能团,用KOH活化可获得更好的孔隙率。需要针对VOCs种类、浓度、流量及排放量等特性选择适合的吸附装置。吸附技术是控制煤化工VOCs排放和回收有价值VOCs再利用的经济、有效且具有前景的技术,可与其他技术组合处理VOCs气体,进行有利用价值VOCs气体的回收利用,实现VOCs废气排放达标。吸附技术未来研究重点是吸附材料改性(或定向改性)、新型改性方法及新型吸附材料研究、高效低成本吸附装置研究、多组分吸附质同时脱除研究,并提出了多组分VOCs吸附及解吸附的复合吸附装置研究思路。     

动态法测试沸石吸附剂净化室内甲醛的性能评价研究

为了测试沸石吸附剂对室内空气中甲醛的去除效果,采用动态方法测试了光触媒沸石芯片和非崩解型沸石颗粒对甲醛的去除性能,以便将这种方法用于室内环境空气治理。通过自制的动态测试装置,在避光条件下,考查两种沸石吸附剂对甲醛气体的去除能力,结果表明非崩解型沸石颗粒要优于光触媒型沸石芯片;表面涂覆光催化剂并未增强沸石芯片去除甲醛气体的能力,反而有所削弱;甲醛气体浓度的高低在一定程度上影响沸石吸附剂的去除能力,对光触媒型沸石芯片的影响更为显著。动态测试方法能用于评价沸石吸附剂对甲醛的去除性能,沸石吸附剂可以用于净化室内环境中的甲醛气体。     

生物质吸附材料对Cr(VI)的吸附还原研究进展

重金属污染是当今工业发展所面临的一个重要环境问题,传统处理含铬废水的方法具有工艺简单、操作方便等优点,但存在二次污染、处理成本高等问题。寻找成本低、去除效率高的重金属废水处理方法是当下研究的一个重要方向。本工作介绍了生物质吸附法对含铬废水的处理研究,简述了生物质材料在金属吸附回收领域的优势,分析了当前生物质吸附材料的研究内容和发展现状,归纳了目前常用的物理、化学改性方法,并详细介绍了改性生物质材料对Cr(VI)的吸附效果,然后根据吸附剂表面活性基团与吸附质之间相互作用的类型,分析总结了生物质吸附材料对Cr(VI)的四种吸附机理以及在吸附过程中氨基、羟基、硫醇等活性基团作为电子供体对Cr(VI)的还原机理。最后,从研究与应用的角度,对生物质吸附材料吸附还原Cr(VI)的未来研究方向做出展望。     

Removal of formaldehyde at low concentration using various activated carbon fibers

Adsorption of low concentration formaldehyde on pitch‐based, rayon‐based, and PAN‐based activated carbon fibers (ACFs) and an unactivated PAN‐based carbon fiber (PAN‐CF) was investigated by a dynamic method. The pore structure and surface chemistry of these samples were characterized by liquid nitrogen adsorption, elemental analysis, and X‐ray photoelectron spectroscopy. Results revealed that the pore structure, especially surface chemical composition, greatly influence the formaldehyde adsorption. PAN‐based ACFs showed the highest formaldehyde adsorption capacity because there are more abundant nitrogen‐containing groups, especially pyrrolic, pyridonic, pyridinic, and quaternary on the surface. The breakthrough time and formaldehyde adsorption capacity of one kind of PAN‐ACF were 361 min and 0.478 mmol/g, respectively. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2007     

吸附法去除水体中单宁酸的研究进展

介绍了吸附法去除水体中单宁酸的研究应用,阐述了活性炭、改性黏土、壳聚糖和树脂吸附剂去除单宁酸的研究进展,将各种吸附剂的去除效果、去除机理进行了比较。研究结果表明复合功能树脂在去除难处理有机物方面具有广阔的应用前景。     

活性炭表面化学改性及提高工业级乙二醇紫外透光率

采用活性炭为吸附剂液相吸附可去除工业级乙二醇产品中的微量杂质以提高其紫外透光率。研究了不同改性活性炭的表面化学性质对吸附乙二醇杂质效果的影响,采用静态吸附实验评价改性活性炭吸附性能,并确定最佳的吸附工艺条件。研究表明,经硝酸氧化后,氮气保护高温改性的活性炭吸附效果最佳;在45℃、乙二醇与活性炭质量比为150:1的条件下,经该活性炭处理1h后的乙二醇在220nm、275nm和350nm处的紫外透光率分别为67.7%、96.2%和98.1%,基本达到了聚酯级指标。     

木质素衍生吸附材料及其在废水处理中的应用研究进展

木质素是一种广泛存在于植物中的天然酚类高分子,具有来源广泛、含氧官能团丰富、含碳量高等优点。对木质素进行修饰改性、复合、热解炭化能够获得性能优异的木质素衍生吸附材料,在废水处理中具有广泛的应用前景。本文对木质素的分子结构特点进行了概述,总结了木质素基吸附剂的种类及其制备方法,详细介绍了木质素基吸附剂的修饰改性方法,如金属离子、含N、O、S官能团表面修饰以及复合改性等,并综述了木质素基吸附剂在染料、药物、重金属废水处理中的应用研究。最后,对木质素衍生吸附材料目前存在的问题以及未来的研究方向进行了总结和展望,如何实现木质素衍生吸附剂的可控制备和规模化生产,提高吸附剂在实际环境中的适用性是未来的主要研究内容。     

改性活性炭吸附甲醛的影响因素研究

利用浸渍法制备出以柱状活性炭为基材负载高锰酸钾(KMnO4)的复合型甲醛吸附材料,利用比表面积及孔隙度分析测试仪和场发射扫描电子显微镜观察活性炭改性前后的物理结构变化,搭建单通道滤料性能测试实验台研究高锰酸钾负载率、气体相对湿度、重复负载次数对改性活性炭吸附甲醛的性能影响。结果表明,未负载KMnO4的活性炭对甲醛的吸附性能最差,负载率为5%、10%、20%、24%的改性活性炭比未改性活性炭吸附容量增大1.1、3.5、4.5、5.5倍,最佳负载率为24%;KMnO4负载率10%的改性活性炭在相对湿度为20%、50%的情况下比相对湿度80%时,甲醛吸附容量增大1.5、1.3倍。改性活性炭失活后,重复负载KMnO4 1次仍表现出良好的甲醛吸附性能;但重复负载两次后改性活性炭的甲醛吸附性能下降明显。     

金属有机框架材料吸附VOCs影响因素研究进展

挥发性有机化合物（VOCs）对环境和人体健康均具有严重危害,而吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。在众多吸附剂中,金属有机框架材料（MOFs）以其极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs脱除领域展示出良好的应用前景。本文首先介绍了在吸附过程中涉及到的吸附机理,从影响因素角度回顾了近年MOFs在VOCs吸附方面的研究进展。按照吸附质与吸附剂的几何结构、改性官能团、MOFs的金属位点、酸碱、水和碳材料复合等多个方面剖析了吸附过程中的影响因素,并将其分为内部影响因素和外部影响因素两大部分。针对影响因素归纳了提高吸附量的主要方法,并对MOFs吸附VOCs的吸附量进行了汇总。最后总结并展望了未来应用MOFs吸附VOCs的研究发展方向,期望为深入研究VOCs脱除技术提供有价值的参考。     

改性活性炭吸附脱除二氧化碳中微量乙烷

我国对食品级二氧化碳要求较高,在其生产过程中乙烷的脱除是难点。文章首先考察了市售的不同吸附剂,包括Y型、X型、A型等分子筛类,椰壳和煤基活性炭以及吸附树脂等吸附剂对CO2中微量C2H6的吸附效果,之后考察了不同浓度盐酸酸改性与氢氧化钠碱改性、双氧水氧化改性、氨水还原改性等改性条件对吸附剂吸附性能的影响。研究表明,具有高比表面积、丰富微孔和适量中孔结构的活性炭更有益于二氧化碳中微量乙烷的吸附;浓度为1%的盐酸溶液浸渍活性炭3 h后,能增强其对CO2中微量C2H6的吸附能力;浓度3%、浸渍时间6 h为氢氧化钠碱溶液改性活性炭的最佳条件;弱氧化剂双氧水改性能略微提高活性炭对二氧化碳中乙烷的吸附能力,弱还原剂氨水改性对吸附效果无明显影响。