乙醇胺改性多孔材料吸附电厂烟气中CO_2的研究

采用乙醇胺(MEA)对有序介孔氧化铝(OMA)、有机铝(MIL-53(Al))、NaY分子筛进行改性,制备出3种吸附剂(OMA-MEA、MIL-53(Al)-MEA、NaY-MEA)。通过N_2等温吸附脱附曲线(BET、BJH)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)等方法对吸附剂进行表征,探讨吸附压力、空速及再生时间和次数等对吸附剂吸附CO_2性能的影响。结果表明,3种吸附剂的表面结构有所差异,最终造成其对CO_2的吸附能力有一定的差异。随着吸附压力的增加,3种吸附剂的饱和吸附量均有所增加。3种材料的吸附效果和选择性随着空速的增加,均有所减弱。3种吸附剂经过再生-吸附连续循环8次后,CO_2饱和吸附量的下降率控制在5%以内,吸附性能稳定。     

Cu/MIL-101(Cr)吸附剂的制备及其CO吸附性能

采用浸渍法将甲酸铜与氯化铜前驱体负载到金属有机骨架材料MIL-101载体上,通过改变活化温度和铜盐负载量,制备Cu/MIL-101吸附剂。用XRD、FT-IR、TG、N_2吸附和脱附等表征手段考察材料的结构和性能,测试Cu/MIL-101吸附剂在101.3k Pa、25℃的CO、N_2吸附量。结果表明,制备该吸附剂的最佳活化温度为220℃,最佳铜盐负载量为4mmol·(gMIL-101)~(-1)。铜基改性后的吸附剂CO的吸附量由23.93cm~3·g~(-1)提高到53.55cm~3·g~(-1),N_2的吸附量由5.81cm~3·g~(-1)下降到3.29cm~3·g~(-1),用理想吸附溶液理论IAST模型预测CO/N_2吸附选择性由26提高到2194。吸附剂可在200℃、真空下再生。     

金属有机骨架吸附去除水中全氟辛烷磺酸基化合物研究

制备了MIL-53(Al)、DUT-4和DUT-53种材料,并将其作为吸附剂对水中全氟辛烷磺酸基化合物(PFOS)进行吸附去除。结果表明,金属核心粒子与MOFs骨架结构相同的情况下,有机配体分子长度越长,材料对PFOS的吸附量越大。Langmuir模型能较好的拟合3种材料吸附PFOS的吸附等温线数据,MIL-53(Al)、DUT-4和DUT-5对PFOS的最大理论吸附量分别为68.05、176.5、326.9 mg/g。3种材料对PFOS的吸附动力学符合准2级动力学模型,吸附平衡时间均在100 min左右。随溶液p H的增加,吸附量有所减少。     

低浓度挥发性有机废气的吸附净化

吸附净化是处理低浓度挥发性有机废气(≤1000 mg/m3)的有效方法之一。整体式蜂窝状活性炭由于其开孔道结构,压降小,是比较理想的吸附剂。考察了甲苯浓度、空速、吸附-脱附循环次数和表面改性等对整体式蜂窝状活性炭吸附性能的影响,取得了较好的净化效果。结果表明,当吸附温度为25°C,气体空速为10000 h-1,甲苯浓度为500 mg/m3时,对甲苯的吸附率为6.5wt%,当脱附温度为250°C时,甲苯基本脱附完全。     

不同铝源羟基氧化铝除氟性能及机理研究

采用共沉淀法,以Al2(SO4)3·18H2O和Al Cl3·6H2O为铝源,分别制备了2种用于除氟的羟基氧化铝吸附剂。通过吸附试验,从吸附速率、p H值影响、吸附等温线3方面评价吸附剂的吸附性能。借助红外光谱(FTIR)和能谱(EDX)2种手段,对吸附剂进行表征,进而探讨吸附机理。结果表明,以Al2(SO4)3·18H2O为铝源制备的吸附剂,在投加量为0.4 g/L,F-的质量浓度为8 mg/L,温度为25℃,溶液p H值为7时,吸附量为37 mg/g,具有良好的除氟效果,其吸附规律符合Langmuir等温方程,动力学符合准二级动力学方程,最大吸附量为138.60 mg/g,明显高于以Al Cl3·6H2O为铝源所制备的吸附剂的最大吸附量96.62 mg/g。Al2(SO4)3·18H2O制备的吸附剂中包含的SO42-能够与F-发生置换,且SO42-的存在稳定了反应过程中溶液p H值的变化,有利于氟的吸附。因此使用经济性更好的Al2(SO4)3·18H2O制备吸附剂,比Al Cl3·6H2O所制备的吸附剂具有更好的应用前景。     

金属有机骨架结构MIL-101的合成及其吸附脱硫的工艺研究

采用水热合成方法合成金属有机骨架化合物MIL-101,利用X射线粉末衍射(XRD),对其产品表征,并研究提高合成产率的影响因素;以MIL-101做为吸附剂,研究吸附脱除汽油模型油中噻吩的最佳工艺条件。实验结果表明,晶化时间提高到10h,pH值为1.5时,MIL-101的合成产率达到60%,产率比文献值提高10%;在空速150h-1,MIL-101质量为0.075g,噻吩质量分数为1×10-3时,噻吩在正辛烷中的穿透容量为0.69%,饱和吸附量为4.62%;MIL-101和4A分子筛分层装柱,并利用N2在100℃对床层进行活化处理,消除了溶解水对吸附脱硫过程的影响;以甲苯为脱附剂,在100℃,空速为100h-1对吸附剂进行再生处理,再生率为96.38%。     

胺肟修饰MIL-53(Fe)衍生物的制备及其对铀的吸附性能研究

以六水合三氯化铁,2-氨基对苯二甲酸等为原料,通过化学合成法制备出一种新型吸附材料MIL-53 (Fe)胺肟衍生物(MIL-53(Fe)-AO)。通过粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行表征。同时考察pH值,铀溶液初始浓度,吸附剂投加量,反应时间与MIL-53(Fe)-AO吸附U(Ⅵ)的关系,并计算动力学参数。研究结果表明:室温25 ℃下,当pH值为5,铀溶液初始浓度为25 mg/L,吸附剂投加量为25 mg,反应1 h后MIL-53(Fe)-AO对铀的吸附率可以达到最大值且该吸附过程符合准二级动力学模型。此外,在多种离子共存的条件下,MIL-53(Fe)-AO表现出对U(Ⅵ)较好的选择性。     

乙酸为矿化剂制备MIL-101(Cr)及其CO2吸附研究

以氢氟酸为矿化剂制备金属有机骨架MIL-101(Cr)存在过程繁复、危险系数高的问题。文中改用乙酸为矿化剂,使用X射线衍射、热重分析、扫描电镜、氮气吸附-脱附等表征手段研究了材料的物理结构和形态,并采用固定床评价装置测试比较了样品对CO_2的吸附能力。结果表明:当以1.66 g对苯二甲酸和4 g九水硝酸铬为原料并加入18 mL乙酸时制备的MIL-101(Cr)在25℃,0.1 MPa对CO_2的饱和吸附量达到了130.36 mg/g,是传统制备方法的2.5倍,该结果说明采用适量乙酸为矿化剂同样可以制备出对CO_2吸附性能较好的MIL-101(Cr);并在低于1 MPa的不同吸附压力下,随着吸附压力的升高,MIL-101(Cr)和MIL-101(Cr)-A-18的2种材料对CO_2的吸附饱和时间逐渐延长,饱和吸附量增加,说明了高压有利于2种材料对CO_2的吸附。     

银、铈改性MIL-101脱硫吸附剂的制备与优化

利用银、铈双金属改性金属有机骨架MIL-101制备Ag-Ce/MIL-101吸附剂，并对Ag-Ce/MIL-101进行XRD、SEM、BET和ICP表征。考察了制备条件对Ag-Ce/MIL-101吸附苯并噻吩(BT)性能的影响。结果表明，Ag-Ce/MIL-101未破坏MIL-101的原始晶格结构，比表面积和孔容有所降低。适宜Ag-Ce/MIL-101的制备条件为：负载顺序为先银后铈，金属负载浓度均为40 mmol/L,金属溶液用量均为2 mL,负载温度为150℃,负载时间为9 h。在吸附剂质量为0.1 g、模拟油用量为20 mL、吸附温度为30℃、吸附时间为12 h时，Ag-Ce/MIL-101对BT的吸附量达到33.9 mg/g。     

H6P2W18O62/MIL-101(Fe)材料的制备及其吸附性能

采用溶剂热合成法在制备MIL-101(Fe)的过程中引入杂多酸H_6P_2W_(18)O_(62),制备出吸附剂H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe),并测试了其对亚甲基蓝(MB)的吸附性能。考察了H_6P_2W_(18)O_(62)的负载量、MB质量浓度、溶液pH、温度等对材料的吸附性能。通过XRD、SEM、FTIR、N2吸附-脱附等手段对材料进行表征。结果表明:吸附平衡前,吸附量随MB质量浓度的增加而增加,在溶液pH=4、H_6P_2W_(18)O_(62)负载量相对于复合物质量分数为35%的条件下,吸附剂H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe)对亚甲基蓝溶液吸附效果最佳,在303K下H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe)对MB的最大吸附量可达148.1 mg/g。通过动力学和热力学分析,该吸附过程符合拟二级动力学与Langmuir等温吸附模型,同时是一个吸热、自发的过程。     

多级孔硅铝酸盐的结构特性及其除湿性能

采用水热法制备出具有深度除湿功能(RH20%)、高饱和吸附量和中低温快速脱附性能(100℃)的除湿轮用多级孔硅铝酸盐吸附剂。采用N2-吸附脱附、XRD、透射电镜、FT-IR和NMR等技术表征吸附剂的微观结构;采用动态水汽吸附分析仪(DVS)测试其吸附-脱附性能。结果发现,通过控制制备前体的微晶温度,可调控吸附剂在中低湿度工况下的除湿性能:微晶温度是通过影响吸附剂微观结构中有序介孔和类微孔结构的比例,来影响吸附剂的深度除湿功能;升高微晶温度会提高吸附剂中类微孔和骨架Al比例从而强化其深度除湿能力,但会显著降低介孔有序度及总孔容,削弱其饱和吸附量及脱附性能;过高的类微孔和骨架Al比例会提高吸附剂的脱附再生温度,增大除湿能耗。     

改性炭凝胶吸附低浓度二氧化碳及电解吸性能

针对密闭空间二氧化碳浓度低难捕集且吸附剂再生困难的现状,利用碳基材料良好的导电导热性能,采用电解吸工艺实现吸附剂的高效脱附,为碳基材料吸附低浓度CO_2的研究提供理论依据。采用溶胶-凝胶法,在成胶过程中掺入金属合成金属-炭凝胶载体,再通过四乙烯五胺(TEPA)浸渍制备固态胺吸附剂,考察掺杂金属对CO_2脱附的催化促进作用,同时探讨电解吸工艺的可行性。实验结果表明:脱附初始阶段,电脱附速率大于热脱附,且能更快达到最大脱附速率,因此电脱附具有快速高效的优势。且研究发现,相对于铜、锆等,掺铈材料吸/脱附速率快,吸/脱附量大,且电脱附能耗最少,具有一定的研究价值和意义。     

MIL-100(Fe)中乙醇对低挥发性香兰素的协同脱附研究

提出“高挥发性分子协同脱附”策略,即利用高挥发性乙醇分子与低挥发性香料香兰素分子间的氢键作用,提升香兰素/乙醇MIL-100（Fe）共吸附体系中香兰素分子在MIL-100（Fe）上的脱附效率,并通过分子模拟计算香兰素与乙醇分子间的氢键作用,以及MIL-100（Fe）中香兰素和乙醇之间结合能的影响关系。结果发现：MIL-100（Fe）对香兰素乙醇溶液中的香兰素具有较高的吸附量 （780 mg/g）,并且将吸附香兰素后MIL-100（Fe）在60℃干燥预处理后,由于乙醇的协同脱附作用使香兰素在MIL-100（Fe）上的脱附效率显著上升,其脱附峰温为190℃。同时,考察不同香兰素吸附量对MIL-100（Fe）上香兰素脱附率的影响,发现香兰素的脱附率随香兰素吸附量的增加呈现先增加后下降的趋势,在吸附量约606 mg/g条件时达到最大脱附率（59.1%）。最后,采用分子模拟计算方法发现香兰素和乙醇之间存在强氢键作用,导致在乙醇存在的条件下香兰素与MIL-100（Fe）之间的结合能从-103.47 kJ/mol下降到-66.58 kJ/mol,使得香兰素分子更容易从MIL-100（Fe）上脱附。     

有机胺功能化介孔固体吸附剂吸附分离CO_2性能研究

针对当前固体胺CO_2吸附剂存在吸附容量小、循环稳定性差等问题,采用高比表面积、易嫁接胺的介孔SBA-15作为载体,研究分子筛模板剂脱除方法和有机胺改性方法对制备的固体吸附剂吸附性能的影响,并采用N_2物理吸附、X射线衍射、红外光谱、热失重分析等表征技术并对样品进行表征。实验结果表明,通过嫁接和浸渍能够合成出不同有机胺负载量的胺功能化吸附剂,其中混合胺嫁接法改性的APTES-SBA(U)-T60吸附剂其吸附容量最大,在75℃下的纯CO_2气氛中吸附量达到192.05 mg/g,优于溶剂萃取和煅烧法去除模板剂。此外,混合胺嫁接法制备的样品在多次的吸/脱附操作下,CO_2吸附稳定性良好,表明混合胺修饰的吸附剂具有很好的稳定性和再生性。     

氨基改性有序介孔氧化铝吸附二氧化碳性能研究

采用硝酸铝为铝源,碳酸铵为沉淀剂,聚乙二醇（PEG1450）为模板剂,合成廉价的有序介孔氧化铝 （OMA）作为吸附剂载体。以2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）为氨基化表面修饰剂,对OMA采用过量浸渍法进行表面氨基化,制备一种高性能低成本的二氧化碳吸附剂OMA-AMP。通过BET法比表面积测定、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）等表征方法对改性前后吸附剂的比表面积、孔结构等特性进行表征,结果表明制备的 OMA-AMP具有比表面积大、孔径分布窄、孔结构有序等特点。利用模拟烟道气,从浸渍时间、吸附床层温度、气体流量以及AMP浓度4个变量考察吸附剂的性能。结果表明,OMA经过质量分数为50%的AMP浸渍12 h,在吸附温度为70 ℃、气体流量为40 mL/min条件下,OMA-AMP对二氧化碳的吸附量高达84.15 mg/g;吸附剂吸附性能较稳定,再生容易且效果良好;吸附剂制备成本低廉,吸附效率高。该吸附剂可以解决在二氧化碳捕集技术中成本居高不下的问题,在工业上具有实际应用价值。     

中高温环境下VOCs在活性炭上的吸附性能研究

选用3种商用活性炭及其分别经HCl溶液和KOH溶液浸渍改性的商用活性炭,研究中高温烟气环境下,反应空速、吸附温度对挥发性有机物(VOCs)吸附性能的影响,以及VOCs种类、吸附剂特性等与VOCs吸脱附效果的关系。研究发现:空速对吸附穿透时间影响较大,但对饱和吸附量影响不显著。吸附温度与VOCs浓度对饱和吸附量存在较大影响,150℃时甲苯的饱和吸附量仅能达到90℃时的40%。高沸点吸附质更易被吸附,更难被脱附。     

NH2-MIL-53(Fe)金属有机框架材料的制备及其对水中消毒副产物2,6-二氯-1,4-苯醌的吸附研究

采用溶剂热法合成了NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料,以此绿色环保材料为吸附剂对醌类高毒性消毒副产物2,6-二氯-1,4-苯醌(2,6-DCBQ)进行吸附,通过超高效液相色谱-紫外检测器(UPLC-TUV)检测方法对2,6-DCBQ含量进行测定,并表征其吸附性能。通过XRD、SEM、TEM、FT-IR和N₂吸附-脱附实验对合成的NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料进行表征,结果表明,制备的材料比表面积较高(130.3 m²/g)、晶粒形貌清晰、结晶度高;同时考察了温度、pH和2,6-DCBQ质量浓度对其吸附的影响,结果表明,在20℃、pH 7、2,6-DCBQ质量浓度为20 mg/L时吸附120 min, NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料对水中2,6-DCBQ吸附率达到95%以上,且吸附过程符合准一级动力学规律。5次循环实验后,NH₂-MIL-53(Fe)对水中2,6-DCBQ吸附率仍达到75%以上。     

磁性双金属有机骨架材料的制备及其对水中四环素的吸附

本文采用一锅法制备了磁性双金属有机骨架材料Fe₃O₄@MIL-53(Fe,Al)，并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对其进行表征。将Fe₃O₄@MIL-53(Fe,Al)用于吸附去除水中的四环素，考察了吸附剂用量、pH、吸附时间和四环素初始浓度对吸附效果的影响。吸附实验结果表明，Fe₃O₄@MIL-53(Fe,Al)对四环素的吸附动力学符合准二级动力学模型，吸附等温线符合Langmuir模型，最大吸附量为284.09 mg/g。此外，Fe₃O₄@MIL-53(Fe,Al)呈超顺磁性，可通过外加磁场快速回收，且具有良好的循环吸附性能。因此，磁性双金属有机骨架材料Fe₃O₄@MIL-53(Fe,Al)作为吸附剂在处理四环素废水方面有着广阔的应用前景。     

铝基锂吸附剂制备及其在泰和地下卤水提锂中的应用

中国锂资源丰富,但是大部分存在于卤水中,提取利用困难。为提高泰和地下卤水提锂过程的效率,制备了高性能的铝基锂吸附剂。采用一步法制备了铝基锂吸附剂。通过X射线粉末衍射仪表征了铝基锂吸附剂的晶型结构。研究了加料方式、铝锂物质的量比、反应终点pH、反应温度、加料速率、搅拌转速等因素对铝基锂吸附剂吸附容量的影响。确定了铝基锂吸附剂的最佳制备条件：将氢氧化钠溶液滴加到氯化铝和氯化锂的混合液中,铝锂物质的量比为1.25∶1,反应终点pH为6~7,反应温度为75 ℃,氢氧化钠溶液滴加速率为3 mL/min,搅拌转速为100 r/min。将制备的铝基锂吸附剂应用于泰和地下卤水的提锂过程,结果显示铝基锂吸附剂的平均吸附容量高达15.06 mg/g、平均脱附容量为14.11 mg/g、脱附效率为93.69%。     

MIL-53(Fe)金属有机骨架材料对刚果红的高效吸附

通过水热法制备规则外形的MIL-53(Fe)金属有机骨架材料(MOF),并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料进行表征。以刚果红作为目标物,研究所制得的MOF材料对其的吸附行为。结果表明,MIL-53(Fe)对刚果红的吸附动力学符合准二级动力学,吸附模型符合Langmuir吸附模型。MIL-53(Fe)材料对刚果红的最大吸附量为1 482 mg/g,是可望用于去除染料废水刚果红的高效吸附材料。