中孔淀粉基活性炭的合成及吸附性能研究

• 作 者: 柳婵
• 机 构: 山东大学
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2010年期

中孔活性炭材料主要用作吸附分离操作的吸附剂,它能吸附各种有机物和无机物,吸附容量大、速度快。与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相比,中孔活性炭具有很多优越性:孔隙结构高度发达、比表面积大,可以吸附分离有机大分子;炭表面上含有或可以附加上多种官能团;具有催化活性;性能稳定,能在不同温度和酸碱度下使用;可以再生等。因此,中孔活性炭的应用领域不断扩大,大规模应用于净化给水、污水处理、净化空气并除去生产中排出的有害气体,溶剂精制与回收,起到节能和环保的双重作用。　　
淀粉是一种天然高分子,来源丰富,价格低廉,分子中氧含量在49％以上,主要以羟基和糖苷键的形式存在,易于改性和聚合。近年来,随着生命科学的飞速发展和人们对纯天然产品的需求日益扩大,淀粉作为天然高分子吸附剂的使用愈来愈广泛。　　
本实验以可溶性淀粉为原料在不同聚合和炭化条件下制取了多尺度的中孔炭,并利用红外光谱仪、高倍扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、氮气物理吸附仪、饱和吸附法等对样品的官能团结构、表面形貌、微晶结构、孔结构、吸附性能等进行了研究。主要研究内容:　　
1.以可溶性淀粉和白糊精为原料与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)混合炭化制备淀粉炭。　　
2.用N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)交联制备淀粉微球炭材料。　　
3.以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,润滑油为油相,采用二次交联法在反相乳液体系中聚合制备淀粉微球炭材料。　　
结果表明:聚合物炭化后的表面形态差异较大,以淀粉和白糊精为原料时,炭化后可看到层状的堆砌结构,获得的孔径分布在2nm-3nm和3nm-5nm之间,样品对氨水的吸附率可达到10.45％;淀粉-MBAA-CTAB聚合改性,炭化后表面出现孔径在1微米左右的规整分布的大孔,样品对氨水的吸附率为7.61％;淀粉-MBAA-APG0810聚合时,主要形成光滑的表面,大孔含量较少;淀粉在润滑油中聚合形成微球,在电镜下面可以看到微球堆积,大小在0.5微米左右,孔径分布在4nm-20nm之间,该样品对氨水吸附率最高,达到14.77％,对乙酸吸附率也接近10％。　　
制备的淀粉基炭材料对于极性不同的三种被吸附试剂乙醇、乙酸和氨水具有不同的吸附能力,吸附能力大小与它们的极性相关,对氨水的吸附量最高,乙酸次之,乙醇最小。