活性炭纤维的疏水改性及其水存在条件下对二硫化碳吸附选择性的影响

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunweidong123
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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。
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