VOCs和水在Y型分子筛表面的竞争吸附

采用水热处理方法合成了具有不同硅铝比的超稳Y型分子筛,考察了苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯和乙酸乙酯与水在Y分子筛表面的竞争吸附。结果表明,随着Si/Al比的增加,Y分子筛表面的有机分子选择性吸附位数量增加,有机分子竞争吸附能力增加。低硅Y型分子筛只有在吸附偶极距>1.0的高极性有机分子时才能与水分子产生有力的竞争吸附,而高硅超稳Y分子筛则对偶极距在0～0.5范围的有机分子就表现出很强的竞争吸附能力。     

Y型与ZSM-5型分子筛吸附VOCs性能的对比

从疏水性较好的分子筛中筛选出2类吸附性能优良的分子筛,通过实验考察其对VOCs的吸附量、脱附量、吸附穿透曲线、脱附活化能等,评价其对VOCs的吸附脱附性能;评估了所选分子筛经多次吸附再生后的性能稳定性,建立了一套分子筛工业应用性能指标体系。结果表明：Y型分子筛性能优于ZSM-5型分子筛;同种分子筛比表面积及孔径越大,单位质量能吸附的VOCs量越多;在甲苯/乙酸丁酯的竞争吸附体系中,Y型分子筛及ZSM-5型对甲苯的吸附量较单组分情况下分别下降了50.1%、40.1%,而对乙酸丁酯的吸附量分别增加了189%、102%;甲苯在Y型分子筛上的脱附活化能为76.7 kJ·mol⁻¹,在ZSM-5分子筛上的脱附活化能为64.7 kJ·mol⁻¹;Y型分子筛和ZSM-5型分子筛均具有较好的循环使用性,吸附性能稳定;Yoon-Nelson模型能较好地拟合分子筛吸附穿透曲线,拟合系数在0.97以上。     

离子交换法改性的NaY分子筛对吸附含硫VOCs的性能提升

为解决分子筛在含湿条件下对小分子含硫VOCs吸附性能差的问题,并实现高效捕集,采用液相离子交换法选取不同金属离子 (Ag、Cu、Mg、Zn、Ce、Ca等) 对NaY和USY-3分子筛进行改性,以二甲基硫醚 (DMS) 作为模型物,考察2种改性分子筛对高湿度含硫VOCs脱除效果,进而优选性能优异的改性分子筛,再通过多组分VOCs竞争吸附实验来模拟实际应用效果。结果表明,NaY和USY-3分子筛改性后均可保持结构稳定,NaY型分子筛较USY-3分子筛具有更高的离子交换容量,改性后吸附性能提升更明显,CuY、AgY分子筛的DMS吸附性能优异 (CuY的穿透吸附量为203 mg·g⁻¹,AgY的穿透吸附量为132 mg·g⁻¹) 。然而,仅有Ag离子交换可提高NaY分子筛的抗水性,在1.5%水蒸气存在时,DMS穿透吸附量最高可达99 mg·g⁻¹,且5次循环再生后吸附容量仍在90%。在对二甲苯 (PX) 存在时,分子筛对2种VOCs的吸附量均高于80 mg·g⁻¹,且DMS具有绝对的竞争吸附优势。本研究表明AgY分子筛具有优异的抗水性和吸附选择性,可为其在含湿条件下对VOCs中小分子硫化物的吸附净化应用提供参考。     

NaY分子筛疏水改性及其对汽车涂装VOCs废气的吸附

针对水分存在条件下分子筛吸附VOCs吸附容量急剧下降的问题,以汽车涂装过程产生的二甲苯、甲苯、乙酸丁酯为VOCs代表,采用三甲基氯硅烷 (TMCS) /正己烷对NaY分子筛进行疏水改性,以提高高湿度条件下分子筛对VOCs的吸附性能。结果表明,最佳的TMCS/正己烷体积比为1:7 (NaY-4) ,在RH=65%条件下,NaY-4对甲苯的吸附量为7.15 mg·g⁻¹,是未改性NaY分子筛吸附量的2.58倍,且经5次吸附脱附循环实验,吸附容量仍保持在92.56%以上。BET、XRD、FTIR及接触角等表征结果表明,改性并未对分子筛的晶型结构造成影响,但会减小其比表面积;改性后Si—CH₃和Si—O—Si疏水官能团增多,接触角由13.2°增加到121.6°,疏水性增强。该研究结果可为分子筛转轮VOCs吸附技术的工业应用提供参考。     

离子液体负载型分子筛的制备及对染料的吸附

为了有效地处理活性黑染料废水,对离子液体负载型分子筛去除水中的活性黑染料进行了研究。首先制备了离子液体负载型吸附材料,分别考察了分散剂种类、离子液体加入量、浸渍时间3种因素对离子液体负载率的影响,确定负载工艺条件为:二氯甲烷作为分散剂、[OMim]BF4离子液体与分子筛质量比1∶2,浸渍时间12 h。其次研究了负载型吸附材料对染料废水的处理效果,考察了吸附材料添加量、溶液pH值、吸附时间对模拟废水活性黑染料去除率的影响,确定吸附工艺条件为:[OMim]BF4离子液体为最佳离子液体、吸附材料添加量0.40 g、pH=6、吸附时间12 h。在此最佳工艺条件下,染料去除率达98.23%。     

大风量低浓度VOCs气体二次吸附浓缩净化技术开发

针对许多生产工艺过程的VOCs排放呈现出大风量、低浓度和间歇排放的特点,本研究以活性炭和异丙醇为例进行了一种针对低浓度气体的吸附加中温再生二次吸附净化工艺的研发。结果表明,在入口浓度约400 mg/m3时,活性炭在30℃和70℃的平衡温度之间存在约4%的吸附有效工作容量。对再生能耗对比发现,进口VOCs浓度越低,新工艺节能效果越明显。吸附穿透曲线表明,随着过滤风速的减小,穿透前能处理的风量随之增加。对于低浓度吸附净化过程,采用中温脱附可以有效浓缩有机气体,最大可达5.62倍。以上结果表明,对于低浓度吸附净化过程,采用中温脱附加二次吸附可起到经济有效地浓缩有机气体的作用。     

泡沫镍负载5A分子筛结构化吸附材料的制备及性能

以泡沫镍金属为基体,制备结构化5A分子筛吸附材料,探讨了焙烧温度、硅/铝溶胶固含量比、5A分子筛原粉固含量对结构化5A分子筛性能的影响。采用SEM、TG、XRD、BET、超声振荡等分析方法对样品进行了微观组织结构和结合强度的分析和表征;采用H₂和N₂的混合气体为吸附质进行了N₂在结构化材料中的吸附穿透曲线测定。结果表明,具有较高强度的泡沫镍骨架包埋于分子筛层中,且结构化吸附材料中微孔和介孔并存。在焙烧温度为550~650 ℃时,5A分子筛可较好地保持原有晶型结构;硅/铝溶胶固含量比为1∶1时,结构化5A分子筛微孔孔体积最大;分子筛原粉固含量为79%时,结构化5A分子筛质量损失率仅为0.75%。结构化5A分子筛具有较高的吸附容量,可达544 m²·g⁻¹。与球状吸附剂相比,结构化吸附材料具有更小的传质区与传质阻力。     

香蕉皮改性吸附剂对氨氮吸附特性

利用NaOH对香蕉皮进行改性,制备改性吸附剂,研究吸附时间、温度、pH等3个因素对其氨氮吸附性能的影响。实验结果表明,NaOH改性提高了该吸附剂对氨氮的吸附能力,在较广温度范围内,该改性吸附剂保持着较高的吸附效率,在吸附氨氮过程中氨氮去除率随着pH值增大呈上升趋势,水质呈中性和碱性时,改性吸附剂表现出较高的吸附效率。相同氨氮初始浓度条件下,在吸附剂投加量增加,氨氮去除率升高,在氨氮浓度为6 mg/L时,可达到96.78%。在20℃温度条件下,饱和吸附量理论值达到9.478 7 mg/g。改性香蕉皮吸附剂对氨氮的吸附符合伪二阶吸附动力模型,氨氮饱和吸附数据符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。     

藻类吸附剂对六价铬的吸附特性

以浮游藻类制成的生物吸附剂为对象,研究了不同液相起始pH、吸附剂用量Cm和不同吸附时间t等因素对生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的影响,并进行了热力学分析和对吸附前后藻类吸附剂进行了FTIR分析。结果表明,最佳吸附条件为:在起始pH=1.0,吸附剂用量Cm=6.0 g/L,吸附时间t=180 min,吸附温度T=30℃时吸附效率达到了92.10%;藻类吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附能很好地符合Langmuir模型和Freundlich模型,在实验的温度范围内,ΔG0均为负值,说明实验条件下藻类吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附反应能够自发进行;红外图谱显示在1 261~1 537 cm-1和1 034~1 053 cm-1区域峰发生了明显变化,说明其为细胞上的多糖、蛋白质等成分更多地参与了对Cr(Ⅵ)的吸附过程。由此可见,利用中水里生长的藻类制成生物吸附剂,吸附Cr(Ⅵ)具有可行性,吸附速率较高,吸附平衡时间较快。     

表面活性剂改性4A分子筛对Cr(VI)的吸附行为

采用浸渍法对4A分子筛进行表面改性,通过引入阳离子表面活性剂,使4A分子筛表面附着季铵型阳离子,并与反离子Br-形成"阴离子交换膜",从而促使更多的Cr(VI)阴离子通过离子交换吸附到改性4A分子筛上,通过X-射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对样品的物相结构和组成进行表征分析。研究表明,表面活性剂的类型和疏水碳氢链结构会影响4A分子筛的吸附能力,十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)碳氢链长,在分子筛表面形成的双分子层密,对Cr(VI)的吸附量最大。采用准一级、准二级、Elovich和Bangham动力学模型对六价铬的吸附数据进行拟合,其中准一级动力学方程最符合十八烷基三甲基溴化铵改性分子筛的吸附行为。同时,分别从Langmuir和Redlich-Peterson等温吸附模型获得六价铬的最大吸附量为13.98 mg/g,且改性分子筛以均一表面吸附为主。     

交联菌丝体吸附剂的制备及其对Cr^3＋的吸附特性

深入研究了交联菌丝体吸附剂的制备工艺及其对Cr^3＋的吸附特性。交联菌丝体吸附剂制备工艺简单，但在制备过程中，活化剂NaOH和交联剂的用量对吸附特性影响较大。与纯菌丝体吸附剂相比，交联菌丝体吸附剂表观吸附容量提高48％，达到49．83mg／g（pH=2．53，水溶液中的Cr^3＋浓度为600mg／L），同时其机械强度明显增强。交联菌丝体吸附剂对Cr^3＋的吸附特点是将沉淀法与吸附法相结合，将沉淀与吸附两过程合二为一，从而简化了处理工艺，降低了处理成本。     

粉状褐煤对水中草甘膦的动态吸附

采集内蒙霍林河煤矿褐煤样品,加工成粒径0.38~0.83 mm作为吸附剂,对模拟草甘膦废水进行动态吸附实验。考察了吸附柱高(3、5和10 cm)、草甘膦初始浓度(0.5%、0.75%和1.0%)、流速(1、2和3 mL/min)、pH(9、11和13)和离子强度(IS, 0.001、0.01和0.1 mol/L)对草甘膦的吸附穿透曲线和传质区长度的影响。实验结果表明,降低柱高、增大初始浓度、提高流速、增加离子强度均会使穿透时间提前,pH变化对穿透时间影响很小;柱高、初始浓度、流速、IS和pH引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.675、6.300、1.625、47.727和0.263,可见,与柱高、初始浓度和流速相比,IS对传质区长度的影响较大,pH影响较小。低浓度条件下,吸附穿透曲线的实验数据符合BDST模型拟合条件(R2 >0.99),在仅改变柱高或流速时,穿透时间理论值与实测值的最大误差均为5.71%,运用该模型能够准确地预测褐煤吸附柱的操作时间。     

用于氨氮去除的13X分子筛／PES膜吸附剂的制备与性能表征

针对氨氮排放对环境造成的污染以及给人类带来的危害这一问题,将分子筛吸附与膜技术相结合,以13x分子筛为功能颗粒,以聚醚砜（PES）为膜的基质材料,以二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂,通过相转化法制备了不同13x分子筛填充量的13x／PEs膜吸附剂。研究发现,随着13x分子筛填充量的增加,膜的指状孔变得细密、短小,其吸附容量,断裂强度都在增加,但是水通量逐渐降低。料液温度与pH值对吸附性能的影响表明,该膜吸附剂在293K,pH=7时对氨氮有较好的吸附容量,可达21．69mg／g;吸附热力学研究表明,该类型膜吸附剂对氨氮的吸附等温线符合Langmuir方程。     

交联菌丝体吸附剂的制备及其对Cr3+的吸附特性

深入研究了交联菌丝体吸附剂的制备工艺及其对Cr3+的吸附特性.交联菌丝体吸附剂制备工艺简单,但在制备过程中,活化剂NaOH和交联剂的用量对吸附特性影响较大.与纯菌丝体吸附剂相比,交联菌丝体吸附剂表观吸附容量提高48%,达到49.83 mg/g(pH=2.53,水溶液中的Cr3+浓度为600mg/L),同时其机械强度明显增强.交联菌丝体吸附剂对Cr3+的吸附特点是将沉淀法与吸附法相结合,将沉淀与吸附两过程合二为一,从而简化了处理工艺,降低了处理成本.     

改性木屑对水中苯胺的动态吸附

采用β-环糊精对木屑改性用于吸附苯胺,通过固定床实验考察了吸附床高度（10~30 mm）、进水流速（2.7~8.1 mL·min-1）和苯胺初始浓度（50~200 mg·L-1）对穿透曲线的影响,同时使用BDST模型对吸附穿透曲线进行拟合。结果表明,改性木屑可以有效吸附苯胺,随着高度的增加,穿透时间延长,固定床对苯胺的去除率增大;随着苯胺进水流速和初始浓度的增加,穿透时间缩短,固定床对苯胺的去除率降低;BDST模型对穿透曲线的拟合效果较好（Ct/C0=0.7,R2=0.999 0）,随着运行时间的增加,固定床的吸附速率常数（Ka）变小,对苯胺的吸附量（N0）增大;当改变流速时,运用该模型能较准确的预测吸附固定床的操作时间。     

水蒸气对改性椰壳活性炭吸附VOCs的影响

选取甲苯、甲基丙烯酸甲酯、吡啶3种不同极性的有机物作为吸附质,改性椰壳活性炭作为吸附剂,使用穿透曲线法研究了水蒸气对这3种VOCs在活性炭上吸附行为的影响,并同时讨论了水蒸气预处理对活性炭吸附的影响。结果表明,改性椰壳活性炭对3种有机废气均具有良好的吸附性能,但水蒸气的存在对极性小的甲苯吸附影响较大,尤其当甲苯浓度较低时,水分子易与甲苯产生竞争吸附。在对活性炭吸湿预处理后发现,吡啶、甲基丙烯酸甲酯分子可以置换出活性炭预先吸附的水分子,并且通过低温水蒸气加热再生法可以方便地完成活性炭再生过程,重复再生率可以维持在85%。     

改性ZSM-5介孔沸石分子筛对焦化尾水吸附行为及动力学

通过改性制备了具有二次介孔的沸石分子筛(ZSM-5m),使用SEM、N2吸附-脱附等温线和XRD对材料的结构进行了表征。以焦化尾水残余有机污染物(ROPs)为研究对象,探讨ZSM-5m对ROPs的吸附行为和动力学。结果表明,溶液初始pH和吸附剂投加量对吸附效率均有一定的影响,ZSM-5m吸附量明显高于ZSM-5。在初始COD为150~350 mg/L,pH为3.0,投加量为2.0 g/L,吸附300 min后,ZSM-5m对COD去除率达到57.5%~69.7%,吸附量达到14.9~25.1 mg/g。吸附动力学拟合结果显示,可以更好地用假二级动力学方程和Elovich模型来描述;动边界模型推算表明,吸附的主要速度控制步骤为颗粒内扩散,温度升高,颗粒扩散控制作用减弱,表观活化能为12.58 kJ/mol。推测ZSM-5m对ROPs的吸附是非均相扩散为主,带有复杂转化的物理吸附和化学吸附过程。     

麦草对水中苯胺的动态吸附研究

通过对苯胺初始浓度、流速、初始pH值和吸附床高度对穿透曲线的影响进行探讨,采用BDST模型和Thomas模型对动态实验数据进行线性拟合分析,研究了麦草对水中苯胺的动态吸附性能。结果表明：麦草能够有效地去除水中的苯胺,随着吸附床高度增加,穿透时间延长;而随着苯胺初始浓度、流速和pH值的增大,穿透时间急剧缩短。BDST模型能够准确地预测新的操作条件下的穿透时间,误差均〈5％;Thomas模型能够很好地描述麦草对苯胺的动态吸附动力学,由Thomas模型获得的麦草吸附柱对苯胺的动态吸附量与实验值相符。对吸附饱和后的麦草可用0．6mol／L盐酸进行解吸。     

污泥吸附剂对3种染料吸附动力学的研究

以污水厂脱水污泥、锯末和焦油的混合物为原料,选择ZnCl₂为活化剂制备出过渡孔发达、强度大的污泥吸附剂（S-AC）。借助BET、FT-IR等现代分析测试方法对污泥吸附剂进行表征,同时,研究了吸附剂对酸性大红、中性红和碱性品红吸附动力学行为。结果表明,制得的污泥吸附剂BET比表面积为358 m²/g,强度大于89%。吸附剂的动力学数据均符合伪二阶动力学方程、液膜扩散方程和颗粒内扩散方程,其中液膜扩散为吸附剂对酸性大红吸附过程的主控步骤,颗粒内扩散为吸附剂对中性红和碱性品红吸附过程的主控步骤。     

分子筛对水中Pb2+的吸附行为及回收利用

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察了分子筛投加量、废水pH值、Pb2+初始浓度和吸附时间对去除率的影响。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16 g/L,废水pH为5,Pb2+初始浓度为30 mg/L时,吸附10 min后Pb2+去除率达到95%以上。通过吸附等温线和吸附动力学方程拟合,4A和13X分子筛对Pb2+的吸附过程均符合Langmuir吸附模型和Lagergren二级速率方程,计算出的饱和吸附容量Q0分别为714.3 mg/g和684.9 mg/g,二级反应速率常数k2分别为8.9×10-4g/(mg·s)和7.1×10-5g/(mg·s)。4A分子筛沉降性能较好,适宜回收;经过4次吸附-解吸仍保持88.7%的Pb2+去除率和493.2 mg/g的吸附容量,经解吸后的浓缩液中富含铅离子720.3 mg/L,富集倍数3.78,加入Na2S生成硫化物沉淀能够达到回收金属铅的目的。