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CS2是一种应用广泛的有毒化工原料,其大量排放造成了环境污染和资源浪费。吸附法处理CS2是一种成本低廉、操作简单的处理方法,在吸附法处理CS2中吸附材料是关键因素之一。现有的吸附剂有AC、沸石、活性氧化铝和ACF等,其中由于其较大的比表面、较高的微孔率和规整的孔道结构,ACF在吸附CS2处理中显示了巨大的应用前景,受到了广泛的关注并成为研究的热点。
本文以ACF作为CS2吸附材料,进行了其相关的研究。首先,将ACF与应用广泛的传统材料AC、沸石作了吸附CS2性能的考察对比,随后,进一步考察了不同浓度、流量、湿度和ACF含水量对CS2在ACF上吸附性能的影响,同时,本文利用Aspen对ACF吸附CS2进行了初步的工程模拟。结果发现,与传统材料相比,ACF具有最好的吸附性能,当浓度、流量、湿度和ACF含水量增大时,ACF穿透点前移,吸附时间变短。Aspen模拟选用LDF模型和扩展langmuir饱和吸附理论作为计算模型,得到符合度较好的模拟曲线。
由于ACF表面含有丰富的含氧官能团使得ACF表面极性增加,使得水在ACF表面的吸附增强,从而降低了CS2在ACF上的吸附。因此,降低ACF表面极性,增加表面疏水性是提高CS2在ACF上的吸附的解决思路之一。本文以vtmos、mtmos等作为疏水剂,通过在ACF表面嫁接有机硅氧烷来增加ACF便面疏水性能,来提高ACF吸附CS2的选择性,降低水对ACF吸附CS2的不利影响。FTIR、29SiNMR表征证明,vtmos和mtmos成功嫁接在了ACF表面;N2吸脱附表征证明,疏水改性造成部分堵孔,孔结构和比表面变化不大。吸附CS2性能评价显示,改性后ACF吸附CS2的饱和吸附量有所降低,但是吸附选择性增加,有水条件下吸附CS2的动态吸附性能提高。
以聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料合成的微/介孔硅基材料,是具有较大比表面积和孔容的高疏水性的有机硅材料,其成本低廉,在吸附去除VOCs方面有着巨大的应用前景。以其作为吸附CS2的材料,不仅是拓宽吸附剂的选择面的有益探索,还望以其优异的疏水性能降低水存在对吸附的副作用影响。本文以合成的硅基微介孔材料为吸附剂,考察了其对CS2的静态吸附性能及动态吸附性能,研究发现,PMHS:TEOS质量比为1:3时合成的硅基微/介孔材料对CS2的吸附量最大,静态吸附量达到762.76mg·g-1,10g硅基材料的固定床动态吸附穿透时间达到35min。再生实验表明材料再生性良好,可重复使用。