紫外辐照改性生物炭对VOCs的动态吸附

采用365 nm紫外光辐照改性椰壳生物炭,以提升对挥发性有机污染物(VOCs)的吸附性能.选取苯和甲苯两种典型的VOCs为吸附质,考察了改性前后生物炭的吸附穿透曲线.结果表明,紫外辐照改性后的生物炭其吸附性能显著增加,对苯和甲苯的饱和吸附量分别由7.27 mg·g~(-1)和7.98 mg·g~(-1)提升至122.80 mg·g~(-1)和236.36 mg·g~(-1),吸附穿透时间也由1 min和2 min大大延长至390 min和620 min.生物炭表面理化特征分析表明,紫外辐照增大了生物炭表面含氧官能团的含量和外比表面积,这可能是改性生物炭吸附性能提升的关键因素.Yoon-Nelson、Thomas和BDST模型均能很好地模拟改性生物炭对不同浓度苯和甲苯的吸附过程,其相关系数大于0.992.热重分析结果表明,紫外辐射对生物炭的热稳定性影响甚微.改性生物炭吸附饱和后,可经热再生后重复利用,对甲苯的吸附重复利用5次后仍有较高的吸附能力.     

酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响

分别用酸溶液(H_2SO_4、HNO_3、H_3PO_4)和碱溶液(NaOH或NH_3·H_2O)浸渍方法对活性炭进行改性,并对酸改性活性炭进行碱溶液二次改性处理,通过表征改性前后活性炭BET比表面积、孔结构、表面官能团等理化特征和测定其对甲苯蒸气的饱和吸附量,研究了影响活性炭吸附甲苯蒸气的关键因素.结果表明,酸改性使BET比表面积、微孔面积、微孔容积减少、表面酸性官能团增加,而碱改性呈现相反的理化特征变化.活性炭理化特征的变化可能与改性溶液的酸碱性、氧化还原性有关,并且这种相反的变化直接关系到活性炭对甲苯蒸气的吸附.3种酸改性的活性炭对甲苯蒸气饱和吸附量相对于原活性炭减少9.6%~20.0%,而两种碱改性的活性炭则增加29.2%~39.2%.相关性分析显示甲苯吸附量与BET比表面积、微孔面积、微孔容积正相关,而与表面酸性官能团负相关;多元回归分析进一步表明微孔容积和酸性官能团数量是影响活性炭甲苯吸附的关键因素.二次改性活性炭甲苯吸附量与表面含氧酸性官能团拟合结果则表明,—COOH、C＝O和—OH都对活性炭甲苯吸附能力有影响,其中—COOH影响较大.研究结果表明有效提高活性炭对甲苯吸附能力,改性宜以提高活性炭微孔容积和减小活性炭表面酸性官能团数量,特别是—COOH数量为目标导向.     

碱铜联合改性珠状活性炭及其对甲苯的吸附机理

为了提高活性炭吸附材料对非极性污染物的吸附性能,采用碱[（NaOH溶液）联合铜（Cu（CH₃COO）₂溶液]对珠状活性炭（beaded active carbon,BAC）进行改性,利用BET、SEM、Boehm滴定和FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,并采用动态吸附法和Yoon-Nelson吸附理论模型研究了不同改性方法对活性炭吸附甲苯穿透曲线、饱和吸附量的影响及吸附机理.结果表明:改性后BAC表面不规则的孔隙增多,比表面积和微孔容积减少,平均孔径变化不显著,表面Cu含量明显升高;不同浓度碱铜联合改性后BAC对甲苯的吸附性能均提高,当NaOH溶液浓度为8 mol/L、Cu（CH₃COO）₂溶液质量分数为0.5%时,联合改性效果最好,此时改性后BAC对甲苯的饱和吸附量较改性前增加了50.9%,吸附穿透时间延长了342.9%,吸附平衡时间延长了77.4%.研究显示:较高浓度的碱联合较低浓度的铜溶液对活性炭改性,能显著提高吸附甲苯性能;改性后BAC对甲苯的吸附性能受自身孔隙结构和表面官能团的共同影响,且表面酸性官能团影响显著,表面金属铜与甲苯的结合作用是主要的吸附过程.      

活性炭纤维吸附苯系物影响因素的研究

研究了吸附法去除室内苯系物。实验用活性炭纤维(ACF)作为苯系物的吸附剂,苯、甲苯作为苯系物的代表物。研究苯系物的浓度、气流量及填充密度等条件对活性炭纤维吸附性能的影响。实验结果表明:初始浓度大的苯系物穿透时间短;当两组分气体(苯、甲苯)混合吸附时,吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生;气流量加大会较快到达穿透点和吸附饱和点,使穿透曲线发生左移,曲线斜率不变;填充密度对穿透时间与饱和时间都有影响,密度大有利于吸附。     

VOCs气体在活性炭上的二元吸附过程研究

采用穿透曲线法研究了4种VOCs在活性炭上的的二元吸附过程。研究表明:对于甲苯-苯、甲苯-丙酮、甲苯-乙酸乙酯、苯-丙酮、丙酮-乙酸乙酯二元吸附体系,吸附过程存在置换作用,即随着高沸点组分在床层内吸附量的逐渐增加,相对挥发性大的低沸点组分重新汽化而脱附,出现高沸点组分置换低沸点组分的现象,表现为被置换组分的穿透曲线上出现峰值。之后随着高沸点组分吸附趋于饱和,置换作用停止,低沸点组分吸附也趋于平衡。但对于沸点相近的苯-乙酸乙酯二元体系,吸附过程没有明显的置换现象。吸附量的计算结果表明,有机物在二元体系中的吸附量较同等条件时的单组分吸附量均有不同程度的降低,其中被置换组分降低程度较大,但总吸附量可近似按照浓度为二元组分总浓度低沸点组分的平衡吸附量的近似法计算,平均误差为7.9%。     

微波辐照活性炭改性机理研究

利用微波辐照作为改性手段,在450℃、N2气氛下对椰壳基颗粒活性炭进行了改性研究,测定了活性炭改性前后对甲苯的吸附性能.结果表明:微波改性后,单位质量活性炭(1 g)对甲苯的吸附能力由182 mg提高到193 mg;试验中,吸附床层的穿透时间由2.5 h提高至35 h.改性活性炭的表面碱性官能团含量、比表面积、孔容积、...     

2种改性活性炭对甲苯吸附性能的对比研究

利用微波、电炉加热对活性炭进行改性,并测定了改性前后不同种类活性炭对甲苯的吸附性能、表面酸碱官能团含量以及比表面积.结果表明,对于微波改性,随着改性温度升高,活性炭对甲苯的吸附量逐渐增大,表面碱性官能团含量也相应增加,比表面积相应减小.改性温度850℃时活性炭吸附甲苯性能最高,650℃与450℃改性后活性炭吸附甲苯的性能相差不大.电加热改性也具有类似的趋势,但对甲苯的吸附性能总体低于微波改性.扫描电镜表征显示,热改性去除了活性炭孔道内的杂质,使活性炭内部孔道更加通畅,有利于提高吸附甲苯的能力,但温度升高同样存在炭骨架收缩,孔道变窄的弊端.微波加热和电炉加热在原理和热传递方向上的不同.是导致改性结果之间差别的关键问题.     

活性炭纤维的改性及其微孔结构

采用微波辐射、硝酸回流、微波-硝酸处理和氢氧化钠水溶液浸渍改性了粘胶基活性炭纤维,并对其改性机制进行了探讨.利用氮吸附对改性活性炭纤维的孔隙结构进行了表征.结果表明,除碱改性活性炭纤维外,其余改性活性炭纤维的BET表面积增加、微孔容量增大、对氮气的亲和力增强,而且微波辐射改性可使活性碳BET表面积大大增加.活性炭纤维表面呈双重分维特征.     

负载Cu改性活性炭吸附VOCs性能的研究

采用浸渍焙烧法对活性炭进行铜负载改性,并用于甲苯、乙酸乙酯及甲苯-乙酸乙酯二元混合气体的吸附。结果表明:醋酸铜负载量1.5%时活性炭吸附性能最好,对于单组分气体吸附,改性活性炭对甲苯和乙酸乙酯的吸附量较未改性前分别提高了29.7%和21.3%,穿透时间分别延迟了19.3%、18.6%;对于二元混合气体吸附,改性后活性炭较未改性活性炭对甲苯和乙酸乙酯的吸附量分别提高了19.4%和33.0%。采用BET、SEM、FTIR、XRD等分析表明,铜负载改性后的活性炭比表面积变大、总孔容变大,且铜与VOC的络合作用是改性后吸附量提高的主要原因。     

活性炭纤维处理甲苯废气试验研究

采用动态吸附试验,研究了进气温度、废气浓度对粘胶基活性炭纤维吸附甲苯过程的影响,分析了活性炭纤维(ACF)的穿透时间、平衡饱和吸附量的变化情况,并用Y-N模型对穿透曲线进行拟合.研究了吸附饱和ACF采用氮气热再生法,确定了温度、流量、再生时间等最佳操作参数,并进行了相关机理的探讨.     

疏水改性分子筛在高湿度环境下对甲苯的吸附性能

工程实践中Y分子筛在高湿度环境下吸附性能大幅降低,通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)预处理后进行mesoSiO₂壳层生长得到Y@mesoSiO₂,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过化学气相沉积法接枝到Y@mesoSiO₂壳层上,可获得疏水特性优异的Y@mesoSiO₂-S核壳分子筛。采用SEM、TEM、XRD、XPS和比表面积及孔径分析仪对改性前后Y分子筛形貌和结构进行分析,通过静态和动态吸附实验评价其对水和甲苯的吸附性能。结果表明：mesoSiO₂壳相在核相Y分子筛外表面成功生长,并将PDMS成功接枝在Y@mesoSiO₂壳层后,Y@mesoSiO₂-S的BET比表面积相比Y分子筛增加了2%;静态水蒸气吸附量从298 mg/g降至79 mg/g,动态水蒸气吸附量从245 mg/g降至76 mg/g,材料表面与水接触角得到显著提升。在RH80%时,Y@mesoSiO₂-S和Y分子筛对甲苯的饱和吸附量分别为167...     

萘在炭质吸附剂上的静态吸附机理

通过分析考察试验吸附等温线与Langmuir,BET和Freundlich模型的拟合结果,以及吸附剂的结构参数(比表面积、总孔容积、平均孔径),对萘(Nap)在3种活性炭吸附剂上的静态吸附行为进行了研究.结果表明:3种活性炭吸附剂对萘均表现出良好的吸附能力(吸附量最高可达0.231 1 g/g),改性后活性炭颗粒吸附性能要明显优于原活性炭;萘在活性炭颗粒(AC-a,AC-c)和活性炭粉末(AC-b)上的吸附行为存在差异,在活性炭颗粒上表现为单分子层吸附的过程,而在具有突出比表面积的活性炭粉末上,吸附过程表现出多分子层吸附的特征.Langmuir和BET模型可以分别对萘在活性炭颗粒和粉末上的静态吸附行为进行合理的预测.      

Modeling the influence of ethanol on the adsorption and desorption of selected BTEX compounds on bentonite and kaolin

The study investigated the effects of ethanol on the adsorption properties of bentonite and kaolin for benzene and toluene removal.     

Adsorption of VOCs on reduced graphene oxide

A modified Hummer's method was adopted for the synthesis of graphene oxide(GO) and reduced graphene oxide(rGO). It was revealed that the modified method is effective for the production of GO and rGO from graphite. Transmission electron microscopy(TEM) images of GO and rGO showed a sheet-like morphology. Because of the presence of oxygenated functional groups on the carbon surface, the interlayer spacing of the prepared GO was higher than that of rGO. The presence of \OH and C_O groups in the Fourier transform infrared spectra(FTIR) spectrum and G-mode and 2D-mode in Raman spectra confirmed the synthesis of GO and rGO. rGO(292.6 m~2/g) showed higher surface area than that of GO(236.4 m~2/g). The prepared rGO was used as an adsorbent for benzene and toluene(model pollutants of volatile organic compounds(VOCs)) under dynamic adsorption/desorption conditions. rGO showed higher adsorption capacity and breakthrough times than GO. The adsorption capacity of rGO for benzene and toluene was 276.4 and 304.4 mg/g, respectively.Desorption experiments showed that the spent rGO can be successfully regenerated by heating at 150.0°C. Its excellent adsorption/desorption performance for benzene and toluene makes rGO a potential adsorbent for VOC adsorption.     

高效舱室空气净化可再生介微孔吸附材料

目的针对目前舰船舱室内空气封闭性强、污染物来源多、成分复杂且高温、高湿的特点,研发高效可再生介微孔吸附材料,以解决目前吸附法存在的选择性及再生困难问题。方法研究选取SBA-15为载体,并将金属氧化物催化剂负载在SBA-15上制备介微孔吸附材料,以甲醛、甲苯和醇类有机物为处理对象评价材料性能。结果在催化剂质量分数为0.12%时,负载催化剂的介微孔材料的有机物容量达到最高,112.3 mg苯/g催化剂,119.7 mg甲苯/g催化剂,147.3 mg甲醛/g催化剂,184.l mg乙醇/g催化剂,为活性炭吸附容量的1.5倍以上。吸附饱和再生30 min后有机物容量为,98.6 mg苯/g催化剂,106.3 mg甲苯/g催化剂,132 mg甲醛/g催化剂,169.7mg乙醇/g催化剂,说明其具有良好的再生性能。结论能够在广泛进气浓度和停留时间条件下使得处理后的污染物浓度低于严格的《民用建筑工程室内环境污染控制规范(GB 50325—2001)》所允许的浓度,并且在高温高湿条件下可以高效再生、重复使用。     

表面酸碱2步改性对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

研究了酸碱2步改性对活性炭吸附水相中Cr(Ⅵ)的影响.将活性炭(AC₀)在HNO₃溶液中氧化(AC₁),然后在NaOH和NaCl的混合液中处理(AC₂).分别采用平衡和连续吸附试验,测试Cr(Ⅵ)的吸附特征.以Boemh滴定法定量检测活性炭表面酸性官能团数量,结合元素分析结果定量表征活性炭的表面含氧官能团变化;以低温液氮(N₂/77K)吸附法分析活性炭的比表面积和孔径结构.结果表明:活性炭经2步改性后,其Cr(Ⅵ)的吸附容量和吸附速度均显著改变.吸附容量和吸附速度大小依次为AC₂>AC₁>AC₀.改性活性炭表面积下降,表面含氧酸性官能团数量增加.HNO₃液相氧化处理可使活性炭表面生成带正电含氧酸性官能团,第2步改性后活性炭表面酸性官能团H⁺部分被Na⁺取代,使活性炭表面酸性降低.表面较多的含氧酸性官能团(与AC₀相比)、适宜的表面pH(与AC₁相比)是AC₂所表现出较高Cr(Ⅵ)吸附容量的主要原因.     

FeCl3改性钢渣脱除燃煤烟气中Hg0的研究

以钢铁厂废弃钢渣为原料,以丙酮溶液为分散剂制备FeCl₃改性材料,在固定床吸附评价装置上考察了钢渣在FeCl₃改性前后对模拟烟气中Hg脱除效果的影响,并结合吸附试验与微观表征对改性催化剂的脱汞性能进行分析.结果表明:氯是FeCl₃改性钢渣吸附剂的主要活性组分,FeCl₃的掺入使钢渣的比表面积由1.06 m2/g提高到1.32 m2/g,进而提高吸附剂的汞吸附容量,经FeCl₃改性后废弃钢渣对汞的脱除效率比未改性前提升了3.2倍.SO₂的存在降低了FeCl₃改性钢渣材料的脱汞性能,持续通入的SO₂与吸附剂接触占据了部分孔道和表面活性位点,使得对单质汞的吸附效率下降,200℃时含有SO₂时的FeCl₃改性钢渣吸附剂吸附量比未通入SO₂气体的改性材料降低了75.57%;在含有HCl气体的烟气体系中,FeCl₃改性钢渣材料对汞的脱除效率从3432.70 ng/g升至10341.10 ng/g,并且随着反应温度的升高零价汞向氧化态汞转化的效率增加.研究显示,SO₂的存在降低了FeCl₃改性钢渣吸附剂的脱汞性能,而HCl气体有效地促进了FeCl₃改性钢渣吸附剂对零价汞（Hg0）的脱除.