硅基多孔材料的表征及其对SO2的吸附性能

为增强火山灰反应的强度,提高对SO₂的脱除性能,以粉煤灰为原料采用两步水热合成法制备硅基多孔材料,并对制备的材料进行表征.结果表明:硅基多孔材料整体呈无序形态,主要成分为水化硅酸钙和CaCO₃,属于无定型的非晶相物质;由C、O、Si、Na、Ca等元素构成,主要以SiO₃2-、CO₃2-的形式存在;呈蜂窝和玻璃纤维的网状结构,内部空隙发达,比表面积较大,且存在有大量的吸附水和结合水.利用固定床反应器测定了硅基多孔材料对SO₂的吸附性能,在入口ρ（SO₂）为1 200 mg/m3、吸附温度为50℃、SO₂含氧量为9%、粒度为200目（0.075 mm）的条件下,SO₂的吸附量可达24.87 mg/g,脱硫率可达100%,与钙基吸附剂相比吸附量提高了74%;将吸附SO₂后的硅基多孔材料在700℃下焙烧3 h,可以继续吸附SO₂,重复使用率可达72.24%.由于SO₂在脱除过程中存在一定的化学反应,含氧量的增加能够提高其对SO₂的吸附量.研究显示,硅基多孔材料脱除SO₂的过程是由物理吸附和化学反应相结合的结果,其中由于制备的硅基多孔材料具有较大的比表面积和较为丰富的孔结构,有利于物理吸附;同时,在两步法制备硅基多孔材料的过程中使火山灰反应得到增强也同样提高了SO₂与硅基多孔材料的化学反应,进而增强了化学吸附的效果.      

多孔材料吸附空气中丙酮的研究进展

丙酮气体的无控排放会对生态环境和人体健康造成严重危害。吸附法因具有操作简单、经济环保等优点,是去除丙酮气体的有效方法之一。吸附剂是影响吸附性能的关键,其性能主要取决于其微观结构及表面物化特性。该文综述了现阶段多孔材料用于丙酮吸附研究进展,从吸附剂的种类和吸附机理着手,详细论述了吸附剂的制备及改性对其物化特性的影响,以揭示吸附剂结构及表面化学特性与吸附丙酮性能间的构效关系。结果表明,高浓度(大气体分压)条件下,比表面积和孔体积大小是影响丙酮吸附的主要限制因素;低浓度(小气体分压)条件下,超微孔和表面官能团则对丙酮吸附起主要作用。目前多孔材料在吸附丙酮气体的应用仍面临一定的挑战,提高吸附剂制备效率、开发高性能吸附剂和构建多因素吸附体系是今后研究的重点方向。     

疏水性SiO_2气凝胶吸附水溶液中有机物的研究进展

SiO2气凝胶是一种纳米多孔固体材料,比表面积大和孔隙率高的特点使其具有良好的吸附特性。常压干燥下制备出的疏水性SiO2气凝胶由于具有制备成本低,且能在潮湿环境和水溶液中使用的特点,使其在吸附水溶液中有机物领域具有广阔的市场前景。在分析疏水性二氧化硅气凝胶常压制备技术及研究现状基础上详细介绍了其在吸附水溶液中有机物领域的研究进展,最后对疏水性SiO2气凝胶吸附水溶液中有机物研究重点进行了预测和展望。     

多孔炭/硅胶复合吸附剂吸附除铬(Ⅵ)研究

用静态吸附法研究了吸附条件对多孔炭/硅胶复合吸附剂的吸附除铬(Ⅵ)性能的影响,这些条件包括接触时间、溶液pH值、吸附剂用量、初始溶液浓度和吸附温度等。结果表明多孔炭/硅胶是有效的吸附除铬(Ⅵ)材料,除铬(Ⅵ)过程强烈依赖于溶液pH值,优化的pH值为2.3,在此pH下有部分铬(Ⅵ)被还原。吸附剂用量、吸附温度、初始溶液浓度等也影响吸附过程。20h可以达到吸附平衡。吸附等温线可以用Langmuir方程描述。     

多胺功能化介孔炭对Pb（Ⅱ）的吸附动力学与机制

采用硝酸氧化和乙二胺聚合在微波辅助磷酸活化中孔蔗渣基介孔炭孔道内修饰了含氮多胺基团,制备了多胺功能化生物质炭材料AC-EDA,分析了溶液pH、初始浓度和吸附时间等参数对材料吸附Pb(Ⅱ)影响,探讨了其动力学吸附行为与吸附机制.结果表明,多胺功能化炭材料AC-EDA对Pb(Ⅱ)有较好的吸附效率,5 min内可达饱和吸附量的70%;酸性条件下,增大溶液pH有利于Pb(Ⅱ)吸附;材料AC-EDA对Pb(Ⅱ)的吸附位能量存在差异化,在吸附初始阶段,吸附速率由颗粒内扩散控制,中后期主要由膜扩散控制;准二级方程能很好地描述多胺功能化炭材料对Pb(Ⅱ)的吸附动力学行为.AC-EDA对Pb(Ⅱ)的吸附是自发的吸热反应过程,提高温度对铅(Ⅱ)离子吸附有促进作用;D-K-R吸附能>11 kJ·mol-1,表明化学反应在Pb(Ⅱ)吸附过程中起主导作用;吸附Pb(Ⅱ)前后的AC-EDA材料XPS图谱表明,多胺基团参与了吸附反应,是材料高效吸附Pb(Ⅱ)的重要因素.     

Mg-Al-Me (Me=La,Ce,Zr)复合氧化物制备及其除氟性能

采用双滴共沉淀-煅烧法制备Mg-Al-Me(Me=La,Ce,Zr)金属复合氧化物吸附剂,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对制备的吸附剂进行表征.采用批实验考察了吸附时间,初始氟浓度和共存离子(Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-、PO_4~(3-))对氟吸附性能的影响.结果表明,3种吸附剂对氟吸附过程可用准二级动力学模型描述.3种吸附剂对氟吸附速率主要受液膜扩散速率、颗粒内扩散速率和吸附反应速率共同控制.等温吸附结果显示Mg-Al-La对氟吸附能力最大,MgAl-Ce次之,Mg-Al-Zr最小,3种材料对氟吸附规律均符合Langmuir等温吸附方程,其最大饱和吸附量分别为54.22、51.65、50.89 mg·g-1.共存离子对3种材料吸氟存在不同程度的竞争,其影响次序是Cl~-NO_3~-SO_4~(2-)CO_3~(2-)≈HCO_3~-PO_4~(3-).     

壳聚糖/二氧化钛复合物的制备与吸附研究

通过溶胶-凝胶法制备了有序多孔的TiO_2材料。通过共混、反相悬浮、交联制备了壳聚糖/二氧化钛(CHS/TiO_2)复合材料,研究了制备材料的吸附性能。结果显示,复合材料的吸附性能优于TiO_2和壳聚糖的吸附性能。比表面积(BET)分析表明,复合材料的比表面积稍大于TiO_2的比表面积,且所制备的材料为介孔分布材料。     

粘土基多孔陶瓷吸附处理Cu~(2+)废水

文章以粘土为骨料,蛭石为改性剂,通过添加造孔剂法制备了粘土基多孔陶瓷吸附剂,研究了溶液中Cu2+初始浓度、pH值以及蛭石添加量对多孔陶瓷吸附性能的影响。结果表明:多孔陶瓷吸附Cu2+的最佳条件为添加蛭石1%,溶液pH为5;当初始浓度为20~100 mg/L时,Cu2+吸附率达到82%~62%,吸附平衡时间为1.5~6 h;吸附动力学表明多孔陶瓷对Cu2+的吸附大致分为两个阶段;其吸附行为可用Langmuir方程和Freundlich方程来描述。     

巯基功能化沸石吸附Hg2+特征及固化/稳定化含汞废物研究

采用3-巯基丙基三甲氧基硅烷在天然斜发沸石表面进行自组装巯基改性,制得巯基功能化沸石.研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg2+浓度和吸附时间对巯基功能化沸石吸附Hg2+的影响,测定了巯基含量,并进一步研究了吸附机理.同时,探讨了巯基功能化沸石吸附剂作为稳定化剂固化/稳定化含汞危险废物的可行性.结果表明,巯基功能化沸石具有较高的巯基含量（1.91%±0.01%）,对Hg2+的吸附容量为87.72 mg·g-1,比天然沸石对Hg2+的吸附容量（8.06 mg·g-1）提高了近10倍.巯基功能化沸石吸附Hg2+的机制主要是表面的巯基与Hg2+的反应,其受pH值、温度的影响小于天然沸石.动力学实验结果表明,巯基功能化沸石吸附Hg2+以较快的速率进行,3h时基本达到吸附平衡.巯基功能化沸石做稳定化剂能够促进汞的稳定,与单独使用水泥相比固化体浸出汞浓度显著降低,含汞1000 mg·kg-1的模拟废物固化体浸出汞浓度低于国家标准.     

小麦秸杆对水中Pb（2＋）和Cd（2＋）的吸附特性

以农业废弃物小麦秸杆为吸附材料,探讨了小麦秸杆对Pb2＋、Cd2＋的吸附特性,重点研究了吸附时间、离子浓度、溶液pH值等对小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的影响.结果表明,溶液pH值对吸附的影响大,在pH 2.0～6.0范围内,吸附量随溶液初始pH值的升高而升高.小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的速度快,吸附动力学过程可以...     

不同特性的多孔炭对CO2的吸附研究

分别用苯胺和糠醇为碳源、NaY分子筛为硬模板在碳化温度为700与900℃下合成了多孔炭(MC-AN-700、MC-AN-900、MC-FA-700和MC-FA-900),并对材料进行了结构表征,研究了低浓度CO2在这些材料和商业活性炭(AC)上的动态吸附.结果显示,MC-AN-700的氮和氧的含量均最高,分别为6.59%和8.71%;MC-FA-900的总孔容居于首位,为0.73cm3/g,但微孔体积中,AC的最大,为0.35cm3/g.在常温常压下,初始浓度为10%的 CO2在5种材料上的饱和吸附量的顺序为:MC-AN-700(2.20mmol/g)>MC-AN- 900(1.72mmol/g)>AC(1.59mmol/g)>MC-FA-900(1.45mmol/g)>MC-FA-700(1.09mmol/g),吸附差异受吸附剂的微孔孔容和氮含量共同影响.在2%~10%的范围内,CO2吸附量随初始浓度增加而增加;在20、45和65℃3个温度下,CO2吸附量随温度升高而降低.经4次脱附再生后,MC-AN-700的吸附量仍保持了原有吸附量的91%,高于MC-FA-900(86%)与AC(85%).     

树脂基固态胺吸附材料的选择性CO2吸附性能

基于简单的湿浸渍法将聚乙烯亚胺(PEI)有效负载到多孔树脂(HP20)中,制备获得树脂基固态胺吸附材料,并探究了PEI负载量(30%~60%)、吸附温度(30~90℃)和压力(2~100kPa)对材料CO₂吸附性能的影响.研究表明树脂基固态胺吸附材料的最佳PEI负载量为50%,过量的PEI会致使材料CO₂吸附容量和胺基利用效率的显著降低.所筛选的材料在较低或较高的CO₂分压范围内均能展现出优异的CO₂吸附性能,在30℃下的CO₂吸附容量达到3.06~3.78mmol/g,表明该材料在不同CO₂分压的多种碳捕集应用中均有着较好的适用性.此外,树脂基固态胺吸附材料的CO₂/CH₄和CO₂/N₂选择性在2~100kPa的压力范围内分别有262~5858和708~11551,在各类传统或新兴的固体吸附材料中处于较高水平.     

聚烯丙基氯化铵调控的中空多孔磷酸八钙超结构及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

环境友好、价格低廉且易于批量化生产的矿物基吸附剂在环境污染物去除方面越来越显现出其优越性,但以往的研究多集中于晶相的矿物吸附剂,有关亚稳相的研究相对较少.因此,本文通过仿生矿化的方法,以聚烯丙基氯化铵（PAH）作为生长调节剂,在气相扩散过程中成功制备了由超薄纳米片构筑的中空、多孔磷酸八钙（Octacalcium Phosphate,OCP）微球.结果发现,制备的吸附剂具有较高的比表面积和孔隙率,且高分辨电镜图片显示其具有一定的非晶纳米区域,并对重金属离子Pb（II）表现出优越的吸附特性.吸附实验证明,OCP/PAH对Pb（Ⅱ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,最高吸附量可达1644.74 mg·g^-1.该亚稳相矿物吸附剂出色的重金属吸附性能,为开发新型矿物吸附剂提供了新思路.     

海洋沉积物对重金属吸附特性研究

以渤海湾北部海域沉积物为研究对象,研究其对重金属Cu2+、Pb2+的吸附特性。将沉积物分为不同粒级,通过吸附动力学、吸附突跃和吸附等温实验,探讨粒度、pH值、吸附时间和吸附剂初始浓度对重金属吸附的影响。结果表明,沉积物粒径越小,对重金属的吸附量越大;吸附平衡时间有所差异,但在1.5 h均能达到吸附平衡;吸附量均随pH值升高而逐渐增加,但铜的吸附较铅的吸附速度快;铜的吸附量与吸附剂初始浓度呈线性关系,而铅的吸附量在初始浓度较低时变化明显,随初始浓度增加吸附量增加减小;铜的吸附等温线符合Freundlich型,而铅吸附等温线符合Langmuir型,吸附类型存在差异。     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

Effect of biomass addition on the surface and adsorption characterization of carbon-based adsorbents from sewage sludge

Sewage sludge with the additive corn cob was used as prescusor to prepare sludge-based carbon adsorbents by pyrolysis method. And then, the carbonizated products were activated with potassium hydroxide. The mixing ratio of the corn cob to sewage sludge was investigated. The surface area and pore size distribution, elemental composition, surface chemistry structure and the surface physical morphology were determined and compared. The results demonstrated that the addition of corn cob into the sewage sludge sample could effectively improve the surface area (from 287 to 591 m 2 /g) and the microporosity (from 5% to 48%) of the carbon based adsorbent, thus enhancing the adsorption behavior. The sulfur dioxide adsorption capacity was measured according to breakthrough test. It was found that the sulfur dioxide adsorption capacity of the adsorbents was obviously enhanced after the addition of the corn cob. It is presumed that not only highly porous adsorbents, but also a high metallic content of these materials are required to achieve good performances.     

沸石负载壳聚糖对铬（Ⅵ）的吸附平衡和动力学研究

采用沸石负载壳聚糖作为吸附剂,对溶液中铬（Ⅵ）的吸附平衡和吸附动力学进行了研究。结果表明,溶液中铬（Ⅵ）在沸石负载壳聚糖上的等温吸附数据符合Freundlich模型;吸附体系属于物理吸附,吸附状态属于多层吸附;吸附行为符合二级速率方程。     

MgO-based adsorbents for CO2 adsorption: Influence of structural and textural properties on the CO2 adsorption performance

A series of MgO-based adsorbents were prepared through solution–combustion synthesis and ball-milling process.The prepared MgO-based powders were characterized using X-ray diffraction,scanning electron microscopy,N_2 physisorption measurements,and employed as potential adsorbents for CO_2 adsorption.The influence of structural and textural properties of these adsorbents over the CO_2 adsorption behaviour was also investigated.The results showed that MgO-based products prepared by solution–combustion and ball-milling processes,were highly porous,fluffy,nanocrystalline structures in nature,which are unique physico-chemical properties that significantly contribute to enhance their CO_2 adsorption.It was found that the MgO synthesized by solution combustion process,using a molar ratio of urea to magnesium nitrate(2:1),and treated by ball-milling during 2.5 hr(MgO-BM2.5h),exhibited the maximum CO_2 adsorption capacity of 1.611 mmol/g at 25℃ and 1 atm,mainly via chemisorption.The CO_2 adsorption behaviour on the MgO-based adsorbents was correlated to their improved specific surface area,total pore volume,pore size distribution and crystallinity.The reusability of synthesized MgO-BM2.5h was confirmed by five consecutive CO_2adsorption–desorption times,without any significant loss of performance,that supports the potential of MgO-based adsorbent.The results confirmed that the special features of MgO prepared by solution–combustion and treated by ball-milling during 2.5 hr are favorable to be used as effective MgO-based adsorbent in post-combustion CO_2 capture technologies.     

Factors influencing antibiotics adsorption onto engineered adsorbents

The study evaluated the adsorption of two antibiotics by four engineered adsorbents (hypercrosslinked resin MN-202, macroporous resin XAD-4, activated carbon F-400, and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT)) from aqueous solutions. The dynamic results demonstrated the dominant influence of pore size in adsorption. The adsorption amounts of antibiotics on XAD-4 were attributed to the hydrophobic effect, whereas steric hindrance or micropore-filling played a main role in the adsorption of antibiotics by F-400 because of its high microporosity. Aside from F-400, similar patterns of pH-dependent adsorption were observed, implying the importance of antibiotic molecular forms to the adsorption process for adsorbents. Increasing the ionic concentration with CaCl2 produced particular adsorption characteristics on MWCNT at pH 2.0 and F-400 at pH 8.0, which were attributed to the highly available contact surfaces and molecular sieving, respectively. Its hybrid characteristics incorporating a considerable portion of mesopores and micropores made hypercross linked MN-202 a superior antibiotic adsorbent with high adsorption capacity. Furthermore, the adsorption capacity of MWCNT on the basis of surface area was more advantageous than that of the other adsorbents because MWCNT has a much more compact molecular arrangement.     

碘化阶层孔氧化硅纳米球对水中典型有机氯污染物的吸附性能研究

采用共缩聚法,成功地原位合成了碘改性的阶层多孔氧化硅纳米球（SiO₂-I）,研究了其基于卤键作用对典型有机氯污染物六六六的吸附性能,并考察了改性剂I-硅烷含量和pH值对吸附效果的影响.实验结果表明,该纳米材料对六六六表现出优异的吸附富集性能,吸附速率快,60 min内对六六六的去除率为71.6%,240 min内达到吸附平衡,去除率可达98.3%,最大吸附量为178.6 mg·g^-1;吸附动力学符合拟二级动力学模型;碘物种的加入提高了阶层多孔氧化硅的吸附速率和吸附效率.另外,为了便于纳米吸附材料的分离,本研究对SiO₂-I纳米球进行了磁性化.研究发现,磁性化修饰后,SiO₂-I纳米材料仍然保留对六六六优异的吸附富集性能,240 min时的吸附去除率达90.3%.