用于吸附甲苯的微介孔碳材料的制备及改性

在吸附甲苯过程中,吸附剂的选择是关键。在本论文中,合成了微介孔碳材料并进行了表征。在合成过程中,MCM-41为模板,蔗糖和糠醇分别做为碳源。分别考察了在不同甲苯初始浓度、温度和床层高度下,制备的碳材料的吸附性能。为了进一步提高碳材料吸附性能,利用硝酸对碳材料进行改性,并研究了改性碳材料的吸附性能。所制备的碳材料是典型的IV型等温线,孔径分布集中在微孔和介孔。与MCM-41相比,制备的碳材料具有高的吸附能力。改性以后,碳材料的比表面积和含氧官能团都增大,使得碳材料吸附量从改性前的185.3 mg/g增大到514.7mg/g。碳材料的表面积和表面化学特性决定了其吸附性能。     

聚乙烯亚胺改性MCM-48的制备及其CO2吸附性能的研究

以聚乙烯亚胺（PEI）为氨基改性剂,采用浸渍法对介孔分子筛MCM-48进行改性,利用X射线衍射、低温N2吸附/脱附和热重分析法等手段考察了改性前后样品的结构特征以及热稳定性,并采用静态体积法考察了298K和348K下CO2的吸附行为。结果表明,经过PEI改性后,MCM48样品的结构特征得到了很好地保持,改性后样品的比表面积和孔体积随着PEI负载量的增加而显著下降。在348K下,PEI改性MCM-48样品对CO2吸附量随着PEI负载量的增加而显著提高,当PEI负载量达到60％（ω）时,所得吸附剂在348K和10^5Pa下对CO2的吸附量从改性前的0．36mmol／g提高到3．13mmol／g。稳定性实验表明,PEI改性介孔MCM48材料重复使用6次,对CO2吸附容量无明显下降。表明PEI改性MCM48材料作为CO2吸附刑具有广阔应用前景。     

改性微孔-介孔多级孔碳材料的制备及其甲苯吸附性能

为寻求高效有机废气吸附剂,选取石油化工行业特征污染物甲苯为研究对象,以MCM 41分子筛作为模板,制备大比表面积微孔 介孔多级孔碳材料。采用硝酸改性,分别考察了硝酸浓度、改性时间、改性温度对改性材料甲苯吸附性能的影响,并采用正交实验确定最佳改性条件。结果表明,合成微孔 介孔多级孔碳材料比表面积高达110408 m2/g,平均孔容为052 cm3/g,对模拟甲苯有机废气饱和吸附量可达0107 g/g;硝酸改性后,微孔 介孔多级孔碳材料甲苯吸附性能显著提高。最优的制备条件为硝酸质量分数20%、改性时间10 h、改性温度60℃。在此条件下制备的硝酸改性微孔 介孔多级孔碳材料的甲苯饱和吸附量可达0687 g/g。     

氨基改性吸附剂在低CO2分压下吸附CO2的热力学研究

为了减少温室效应,应采取有效措施减少温室气体CO2的排放。氨基改性吸附剂是捕获烟道气中CO2的重要吸附材料。建立了描述氨基改性MCM-41吸附剂在低CO2压力下吸附等温线的平衡模型,并计算了吸附热力学参数。该模型基于Dual-site Langmuir模型,同时假设CO2吸附具有两种独立的吸附机理,分别是氨基基团的化学吸附和吸附剂表面的物理吸附,提出了一种基于未改性介孔材料吸附容量和比表面积计算改性材料的物理吸附量方法。结果表明,该模型能较好地拟合吸附等温线,计算得到的物理化学吸附热分别为-25.4kJ/mol和-41.9kJ/mol,总吸附热为-67.3kJ/mol,与实验数据一致,且氨基改性MCM-41-TEPA饱和吸附容量可达到7.79mmol/g。     

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。     

Ce-MCM-41分子筛吸附剂的制备及其在模拟汽油脱硫中的性能

使用水热合成法制备了不同Ce/Si比的Ce-MCM-41吸附剂,并考察了其常温常压下用于模拟汽油脱硫的性能。结果显示吸附剂中脱硫能力最好的为n(Ce)/n(Si)=0.02的Ce-MCM-41(1.53mmol噻吩/g吸附剂),且甲苯存在时仍有较好的选择吸附性能。吸附剂与模拟汽油的最佳质量比为0.029,常温常压下2h内可达吸附平衡。使用XRD、FT-IR对合成样品的结构进行表征,表明样品具有MCM-41典型的规整有序的孔道结构。在合成的特定阶段加入超声作用,可以优化其结构提高脱硫率。另外,Ce-MCM-41合成过程中Cu+的加入,对吸附有强化作用,n(Cu)/n(Si)=0.02、n(Ce)/n(Si)=0.01的Cu-Ce-MCM-41(制备时使用超声),脱除噻吩的能力可达7.98mmol/g吸附剂,且可再生重复使用。     

氨基修饰的介孔分子筛对CO_2的吸附性能

以氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)为修饰剂,利用嫁接方法对 MCM-41和 SBA-15分子筛进行氨基修饰,采用 X 射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重和 CO_2程序升温脱附等于段表征了材料的结构和对 CO_2的吸附、脱附性能。实验结果表明,APTS嫁接到了两种分子筛的孔道内;氨基修饰的分子筛的孔道仍高度有序,对CO_2的吸附能力有明显的改善,MCM-41和 SBA-15分子筛修饰后的吸附量分别为47.5,40.5 mg/g。氨基修饰的分子筛对CO_2的吸附形态主要为双齿碳酸氢盐、双齿碳酸盐、单齿碳酸氧盐和单齿碳酸盐。     

掺杂金属的碳化硼氮的制备及其对柴油中含硫化合物的吸附

用三聚氰胺与硼酸合成了一种具有新形貌的介孔碳化硼氮（CBN）材料,并在其中掺杂Ag、Ni、Cu,合成出掺杂金属的碳化硼氮（M-CBN）。采用N₂吸-脱附、SEM、XRD、NH3-TPD等手段对CBN与M-CBN进行了表征,考察了焙烧温度对CBN的影响及CBN与M-CBN对国V标准柴油中含硫化合物的吸附性能。结果表明,在890℃下焙烧制得的CBN比表面积高达1368 m2/g,3种掺杂不同金属的M CBN比表面积也均在1000 m2/g以上。CBN与M-CBN的形貌均为具有锋利边缘的类台阶状,且其孔径集中分布在3~10 nm之间。吸附过程为可自发进行的放热反应,15℃时的脱硫效果最佳。与CBN相比,M-CBN的总酸性位明显增多,吸附脱硫效果也更为优越,加入质量分数为1.25%的Ag-CBN吸附剂可使国V标准柴油中硫质量分数降至1 μg/g以下。Ag-CBN经4次再生循环使用后,脱硫率没有明显降低。     

不同改性方法处理ZSM-5分子筛对甲苯吸附性能的比较和分析：吸附动力学和机理研究

MFI molecular sieve with high specific surface area, adjustable pore size and low production cost have been recognized as an effective adsorbent for VOCs removal. In this paper, NaOH solution was used to etch ZSM-5 to increase specific surface area and micro-mesoporous content. Graphene oxide (GO) was loaded on ZSM-5 by ultrasonic-assisted heating immersion method, and large π-bond structure and oxygen-containing functional groups were added to ZSM-5 for improving the composite adsorption performance. In addition, the properties of OH-ZSM-5 and ZSM-5@GO composites for toluene adsorption under different factors were also studied. It was positively correlated with initial concentration and adsorbent mass, but was negatively correlated with temperature. Meanwhile, the results showed that the saturated adsorption capacity of OH-ZSM-5 (107.3 mg/g) was 1.34 times higher than that of ZG-15% (80.2 mg/g). The pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic model can well describe the adsorption behavior of toluene on the OH-ZSM-5 and ZG-15%,  respectively. The adsorption mechanism of OH-ZSM-5 was mainly pore-filled adsorption. However, the adsorption mechanisms of ZSM-5@GO composite were pore-filled adsorption, π-π interaction, and H-bond interaction. This study will help to design a new strategy for enhancing the performance of traditional adsorbent ZSM-5 in VOCs removal.     

磷酸活化稻壳制备柴油脱硫吸附剂

 以稻壳为原料,利用磷酸活化法制备柴油脱硫吸附剂。将二苯并噻吩(DBT)溶解在正辛烷中配制成硫质量分数300?g/g模型油,考察了纯磷酸/绝干原料质量比（磷/料比）、活化温度、活化时间及脱除二氧化硅对磷酸活化稻壳吸附剂孔结构、表面酸性质的影响以及对其DBT吸附容量的影响。实验结果表明,磷酸活化稻壳吸附剂比表面积越大,表面中等强酸性基团越多,其DBT吸附容量越大。在本实验范围内,当磷/料比为3的条件下,先在170℃下预活化1h,再在450℃活化1h,制备出的磷酸活化稻壳吸附剂的DBT吸附容量最高,以S计,达到28.89mg/g,除吸附剂脱硅后,比表面积增加, DBT吸附容量进一步增加,达到30.43mg/g。     

Al-Fe-Ti柱撑蒙脱石吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以蒙脱土为原料,以铝/铁/钛为柱撑元素,制备了Al-Fe-Ti-MMT吸附剂,并应用于吸附废水中的Cr(Ⅵ)。用X射线衍射、红外光谱仪、热重分析、SEM-EDX及比表面积测量对Al-Fe-Ti-MMT材料进行了表征,并考察了Al-Fe-Ti-MMT吸附剂对废水中的Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明:Al-Fe-Ti-MMT材料主要以窄缝型介孔和微孔为主,晶面间距d(001)为1.778 nm,比表面积为254.35 m^2/g,平均孔径为3.575 nm。Al-Fe-Ti-MMT对Cr(Ⅵ)的单位吸附量可达7.2 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温线模型,其吸附动力学符合拟二级动力学。     

废树脂催化剂制活性炭及其吸附脱除液化气中含硫化合物研究

以废树脂催化剂作为前躯体,经预处理、炭化和KOH活化后制备微球活性炭KAC,在最佳活化条件（碱/炭质量比4:1,活化温度800℃,活化时间1 h）下,所得KAC的比表面积可达2 769 m²/g,总孔体积为1.871 cm³/g。采用等体积浸渍法制备铜离子负载活性炭吸附剂Cu-KAC,试验结果表明,铜离子改性可显著提高吸附剂对液化气的吸附脱硫性能,当铜离子负载量（w）为10% 时,在氮气气氛、400 ℃下焙烧2 h后得到的吸附剂脱硫性能最佳。二甲基二硫醚-程序升温脱附分析结果表明,与KAC相比,Cu-KAC对二甲基二硫醚具有更强的络合吸附能力。Cu-KAC的再生性能考察结果表明,在氮气气氛、400 ℃下再生2 h,经4次连续再生后,再生吸附剂对液化气的脱硫率仍能达到60%左右。     

超高比表面积活性炭储氢性能研究

以石油焦为原料、KOH为活化剂制得超高比表面积活性炭吸附剂并用于H2吸附储存,采用BET和SEM对其结构进行了表征。结果表明,该吸附剂具有发达的微孔结构且其比表面积高达2693 m2/g,其孔结构以狭缝状孔结构为主。该吸附剂具有高的H2吸附储存能力,在吸附压力为9.0 MPa、吸附温度为273K时,H2脱附量可达12.21 mmol.g-1。     

介孔碳及其铁改性材料吸附水中对硝基苯酚

采用水热合成法以F127为模板剂制备介孔碳材料（MC）,一步合成法引入Fe(NO ₃ ) ₃ •9H₂O得到铁改性介孔碳材料（Fe/MC-x,x为合成原料中铁源与间苯二酚的摩尔比,x=0.5、1、1.5）,对改性前后的材料进行TEM、N₂吸-脱附、XRD及FI-TR表征,通过考察吸附剂量、吸附等温线、吸附动力学对其吸附水中对硝基苯酚（p-NP）进行了研究。结果表明,所得MC和Fe/MC-x的孔径分布集中于3~4 nm,比表面积分别为643.6、635.6、636.0和587.2m²/g。实验条件下,Fe/MC-x的吸附性能优于MC,其中Fe/MC-1.0有最大吸附量220.35 mg/g,对应去除率为92.33%;平衡吸附量均与初始浓度呈正相关,与吸附剂投加量呈负相关,高温不利于吸附,P-NP在MC和MC-x上的吸附行为符合Freundlich模型;改性行为加快了吸附速率,吸附过程符合准二级动力学模型,主要为化学吸附控制吸附速率。     

新型油气回收吸附剂HBY-1的吸附性能研究

对新型油气回收吸附剂HBY-1的吸附、解吸性能进行了研究。试验结果表明,室温下,在甲苯浓度为10 000μL/L、空速为200～400h-1、解吸时间为2h、解吸温度为22℃时,HBY-1对甲苯的平衡吸附容量为28.0％,解吸速率为23.0g/h,高于活性炭;在油气浓度为140 000μL/L、解吸时间为2h、解吸温度为22℃时,HYB-1的吸附热比活性炭低17.1kJ/mol,而HYB-1的解吸速率为18.0g/h,是活性炭解吸速率的1.5倍,说明HYB-1的安全性和回收性能均优于活性炭。     

添加导热材料提高型炭吸附剂储气性能的研究

高比表面活性炭吸附天然气技术不仅可用于天然气调峰，而且可以实现天然气的无管道输送，具有广阔的应用前景。在天然气吸附剂成型工艺过程中加入铜、铜铝混合物、铝和天然石墨等导热材料，可以增大型炭吸附剂的导热性、降低吸附热效应进而提高吸附剂的储气性能。为此，实验考察了导热材料对型炭吸附剂吸附性能、块密度、成型工艺参数、热导率和吸附热效应的影响。结果表明，天然石墨是一种性能良好的导热材料。在25 ℃、充气压力5.0 MPa下，石墨加量为5%的型炭对甲烷的吸附/脱附量达到180/170(体积比)，比无导热材料型炭分别提高了13.2%和19.7%。     

硅酸锆负载壳聚糖吸附废水中铅离子的工艺研究

以颗粒状硅酸锆(ZrSiO4)作为载体,通过浸渍的方法将壳聚糖负载其上,制得壳聚糖-ZrSiO4吸附剂。用该吸附剂处理废水中的铅离子(Pb2+),考察了体系pH值、温度、时间等工艺条件对吸附和脱附效果的影响。结果表明,在Pb2+溶液初始质量浓度为5.0 mg/L,pH值为6.0,吸附剂用量为24.0 g/L,吸附温度为30℃,吸附时间为1 h的优化条件下,该吸附剂对溶液中Pb2+的最大吸附率为86.4%,相应其最大吸附容量为180.1μg/g;用去离子水洗涤壳聚糖-ZrSiO4饱和吸附剂,调节脱附体系pH值为2.0,在10℃震荡10 min,该吸附剂对Pb2+的脱附率可达93.5%。     

MTBE选择性吸附脱硫的研究

采用常温常压吸附法考察了各种分子筛吸附剂对模型溶液中二甲基二硫醚(DMDS)的吸附脱除性能。吸附活性结果表明,由于MTBE的强竞争吸附作用,仅ZSM-5分子筛可以从MTBE选择性吸附脱除DMDS,而其他分子筛均完全没有效果。ZSM-5所特有的十元环孔道是选择性吸附的关键。通过一系列过渡金属改性,结果显示,仅银离子改性吸附剂硫容上升。在模拟油中硫容从未改性的13.4mg/g提高到35.4mg/g。通过热重分析发现,S-M键的形成是选择性吸附脱硫的关键。     

杂原子介孔分子筛Ba-MCM-41的制备及其吸附脱氮性能

采用水热合成法制备了介孔MCM-41和Ba-MCM-41分子筛,并利用X射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱对介孔MCM-41和Ba-MCM-41分子筛进行了表征.将Ba-MCM-41分子筛用于对模拟油的静态吸附脱氮试验,结果表明,当模拟油用量为15 mL时,较适宜的吸附脱氮条件为分子筛用量0.3 g、吸附温度...     

混合胺改性SBA-15的制备及其吸附脱硫特性

以γ 氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)为硅烷偶联剂嫁接到SBA 15载体表面,将甲基二乙醇胺(MDEA)浸渍到载体上,制备了混合胺改性H2S吸附剂,用于常温条件下净化气体中H2S。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附 脱附、傅里叶变换红外光谱(FT IR)对吸附剂进行了表征。结果表明,采用嫁接反应混合物中氨基与硅原子的摩尔比为020、浸渍MDEA负载量占吸咐剂总质量50%的SBA 15(02/50)吸附剂,在温度30℃、原料气H2S体积分数227 μL/L、流速100 mL/min条件下,穿透硫容和饱和硫容分别达到0134和0164 mmol/g;原料气中含有的水分对吸附效果有促进作用。该吸附剂再生条件温和。吸附剂的有序介孔结构,以及表面嫁接和湿浸渍的结合有助于提高吸附剂的吸附容量和稳定性。