油气回收用疏水性硅胶的研制

为实现油气回收用疏水性硅胶的国产化应用,达到替代活性炭以解决其在使用中可能产生的安全隐患问题,实验室进行疏水性硅胶的合成.通过正交实验确定最优化的疏水硅胶制备工艺为:原料为A型硅胶,改性剂为DCDMS,改性剂与原料质量比为1∶20,反应温度30℃,反应时间为2h.在此工艺条件下得到样品的油气静态吸附量为3005g/kg,疏水性指数I为72.3％.     

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。     

疏水硅胶与活性炭在油气回收中的应用研究

利用加油站的模拟油气回收装置研究了自制疏水硅胶、活性炭以及两者混合物的吸脱附性能,结果表明:在不同浓度的油气以及进气速度下,疏水硅胶的吸附速度较慢,吸附量较小,但油气更容易脱附,二者混合后效果更好,疏水硅胶有望在吸附法油气回收领域能得到广泛应用。     

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.     

双组分VOCs在吸附树脂上的吸附穿透特性

选取超高交联吸附树脂（H-resin）和大孔吸附树脂（M-resin）作为吸附剂，采用固定床吸附法研究了单、双组分的正戊烷和环己烷在2种不同孔结构吸附树脂上的吸附穿透特性.结果表明：2种吸附树脂对正戊烷和环己烷的吸附主要依靠色散力作用，吸附树脂对摩尔极化率大的环己烷有更优秀的吸附能力.双组分吸附实验中，由于富含微孔的H-resin对不同组分VOCs的吸附作用力差别大，发生环己烷取代正戊烷的现象，并且取代随环己烷浓度升高而更加显著，但吸附温度由30升至50℃过程中，取代现象减弱.M-resin的孔主要分布在中、大孔区，对环己烷和正戊烷的吸附作用力相近，因而正戊烷和环己烷在M-resin上始终为共同吸附.     

硅胶对气体中二硫化碳的吸附研究

采用动态吸附法研究了323K和353K下CS2与惰性混合气体在硅胶上的吸附性能,并采用多个模型方程对数据进行了回归。从回归模型可以看出,实验数据能够较好的满足Langmuir-Freundlich方程。采用较温和的再生条件,在413K时考察了再生吹扫氮气气体总量对硅胶吸附容量的影响,氮气流量300mL/min,吹扫20~25min时较为适宜,硅胶损耗很小,硅胶多次再生的穿透吸附容量较为稳定。研究了吸附压力对CS2穿透性能的影响,CS2分压越大到达穿透点的时间越长。研究结果为工业采用硅胶预脱除含CS2气体提供参考。     

真/细菌对疏水性有机物的吸附及其表面特性

比较了干燥后真菌Ophiostoma stenoceras LLC和细菌Pseudomonas veronii ZW菌体细胞的比表面积及其对不同疏水性有机化合物吸附性能,并利用BET、红外光谱（FTIR）和X射线电子能谱（XPS）对细胞表面进行了分析.结果表明,真菌LLC和细菌ZW菌体细胞的比表面积分别为15.8m²/g,11.57m²/g,真菌菌体细胞表面介孔较多,可以更有效地吸附有机化合物.在相同的生长阶段,真菌LLC的细胞表面疏水性（cell surfacehydrophobic,CSH）始终要大于细菌ZW;采用α-蒎烯作为唯一碳源培养时,处于对数生长期的真菌和细菌的CSH均有不同提升.干燥后真菌LLC菌体对各疏水性有机化合物吸附能力为乙酸乙酯> α-蒎烯>正己烷,即疏水性相对较低的化合物更容易被吸附.通过XPS和FTIR表征发现菌体LLC吸附有机化合物后,菌体表面的官能团位置未发生明显变化,推测该吸附过程是物理吸附.     

镧氧化膜硅胶吸附除氟性能研究

采用多次浸渍—干燥—高温焙烧法制备了表面包裹镧氧化膜的硅胶吸附剂,对模拟含氟水样进行了静态及动态吸附实验．结果表明,镧氧化膜硅胶具有吸附容量大（2.650mg/g） 、稳定性好、适用于处理偏酸性含氟水体等特点, 除氟效率可达90 ％ 以上．其除氟机理是以离子交换为主,兼有表面络合作用．对吸附达到饱和的镧氧化膜硅胶用0.01mol/L稀硝酸镧溶液再生后可重复利用．并通过扫描电镜对其表面结构和氧化镧活性组分的形态进行了观察．     

吸附树脂吸附多组分VOCs的动力学特性及预测

采用微分吸附床（DAB）法研究甲苯、环己烷、正戊烷的单组分、双组分和三组分在2种不同孔结构吸附树脂上的吸附动力学行为,探讨了吸附树脂的孔结构对吸附动力学的影响,建立多组分吸附动力学预测模型.结果表明,单组分甲苯、环己烷和正戊烷在2种吸附树脂上吸附扩散阻力同时存在于微孔孔口和孔内,符合孔口-孔内双阻力模型（Dual模型）;采用孔口-孔内双阻力模型结合扩展Langmuir多组分吸附平衡方程,可根据单组分吸附动力学数据较好地预测双组分和三组分VOCs在2种吸附树脂上的吸附动力学曲线,预测值与实验值间的平均相对误差小于17%;相比于大孔吸附树脂,各组分在超高交联吸附树脂上吸附过程存在明显的竞争取代,取代顺序为甲苯 > 环己烷 > 正戊烷.     

固载化瓜环的制备及其对磺胺间甲氧嘧啶的吸附性能研究

在微波无极灯下将烯氧基瓜环固载到巯基硅胶(MSG)上,制得固载化瓜环(ACB[6]-SG).通过红外光谱表征固载产物,并研究固载化瓜环对磺胺间甲氧嘧啶(SMM)的吸附性能.结果表明,SMM在固载化瓜环上的吸附基本在2 min内即可达到平衡;Henry方程和Freundlich方程均能较好地拟合SMM在固载化瓜环和巯基硅胶上的等温吸附曲线,但是SMM在固载化瓜环上的吸附主要是在瓜环中的分配,而SMM在巯基硅胶上的吸附则主要是多分子层的表面吸附作用;SMM在固载化瓜环上的平衡吸附量远大于在巯基硅胶上的平衡吸附量;SMM在两者上的吸附过程是一个放热过程,温度越低吸附效果越好.     

疏水改性ZSM-5的优化制备及其在高湿度下的VOCs吸附性能研究

针对分子筛在高湿度条件下VOCs吸附容量急剧下降的问题,通过优化液相沉积法合成了疏水改性的ZSM-5分子筛.实验选用更加经济环保的乙醇替代甲苯作为改性溶剂,并对两种溶剂的改性效果进行比较,优选出最佳改性条件制备疏水改性ZSM-5,考察了该吸附剂对模拟高湿度有机废气的吸附性能,并采用了 SEM、XRD、FTIR、氮气吸脱...     

Preparation of organically functionalized silica gel as adsorbent for copper ion adsorption

A novel adsorbent (AMPS-silica) was synthesized by bounding AMPS (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) onto silica surface, which functioned with -methacryloxypropyltrimethoxysilane reagent. The adsorbent was characterized by nitrogen adsorption/ desorption measurement, thermogravimetric analysis (TGA) and potentiometric titration analysis. The TGA result indicated that the surface modification reactions introduced some organic functional groups onto the surface of silica. The surface area of AMPSsilica was 389.7 m2/g. The adsorbent was examined for copper ion removal in series of batch adsorption experiments. Results showed that the adsorption of Cu2+ onto AMPS-silica was pH dependent, and the adsorption capacity increased with increasing pH from 2 to 6. The adsorption kinetics showed that Cu2+ adsorption was fast and the data fitted well with a pseudo second- order kinetic model. The adsorption of Cu2+ onto AMPS-silica obeyed both Freundlich and Langmuir isotherms, with r2 = 0.993 and r2 = 0.984, respectively. The maximum Cu2+ adsorption capacity was 19.9 mg/g. The involved mechanism might be the adsorption through metal binding with organic functional groups such as carboxyl, amino and sulfonic groups. Cu2+ loaded on AMPS-silica could be desorbed in HNO3 solution, and the adsorption properties remain stable after three adsorption-desorption cycles.     

改性明矾浆吸附剂的制备及其除镉性能研究

以明矾生产中产生的废弃物明矾浆为原材料,采用热酸改性、热碱改性、焙烧改性和巯基化改性4种方法进行活化处理,得到新型除镉(Cd)吸附剂.同时,考察了Cd2+初始浓度、pH值和吸附剂投加量对改性明矾浆吸附去除Cd2+的影响,并采用扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、用红外光谱(IR)等仪器对吸附剂进行表征.结果表明,热碱改性明矾浆具有较好的吸附Cd2+的性能,其饱和吸附量为5.41mg·g-1,而原明矾浆的饱和吸附量仅为0.40mg·g-1;热酸改性、焙烧改性和巯基化改性3种明矾浆对Cd2+的吸附性能与原明矾浆相比没有显著差异.改性明矾浆对Cd2+的吸附规律符合Langmuir等温方程式,其吸附机制主要为表面吸附.溶液pH值会显著影响改性明矾浆对Cd2+的吸附量和吸附率.综合而言,在pH≥7时,热碱改性明矾浆具有较好的去除Cd2+能力.     

ZSM-5沸石分子筛吸附-脱附VOCs的性能研究

以不同Si/Al比的ZSM-5分子筛为吸附剂,考察了硅铝比对其疏水性和吸附性能的影响.结果表明,随着Si/Al比的增加,其微孔孔体积和微孔表面积变大,当Si/Al100时,ZSM-5分子筛均具有良好的疏水性和对甲苯的选择性吸附能力,但脱附温度随之升高.同时,以4类VOCs(醇类、酯类、烃类、酮类)为吸附质,研究了ZSM-5分子筛吸附-脱附不同VOCs的性能.发现ZSM-5分子筛由于具有丰富的微孔结构更适合吸附小分子VOCs,对于同类VOCs分子,随着碳数的增加,分子大小和极性均增大,其与分子筛的作用力越强,热脱附温度越高,但VOCs在ZSM-5分子筛表面300℃左右就能脱附完全.     

Application of high silica zeolite ZSM-5 in a hybrid treatment process based on sequential adsorption and ozonation for VOCs elimination

In this study, a hydrophobic synthetic zeolite, namely ZSM-5 is chosen as an adsorbent/catalyst for toluene removal. Experimental results showed that toluene adsorption onto ZSM-5 was favourable, following a Langmuir adsorption isotherm model. ZSM-5 zeolite was regenerated using gaseous ozone at low temperature. Adsorbed toluene was oxidised, releasing mainly CO₂ and H₂O. Traces of oxidation by-products such as acetic acid and acetaldehyde were formed and remained adsorbed after the oxidativate regeneration with ozone. After four successive cycles of adsorption/ozonation, the adsorption efficiency was not affected (92%–99%). These results showed that volatile organic compound (VOC) removal by adsorption onto ZSM-5 zeolite followed by ozone regeneration could be used as a promising hybrid process for the control of VOC emissions in terms of efficiency.     

空气湿度对低浓度有机蒸气在活性炭上吸附平衡的影响

采用吸附柱穿透曲线法测定了30℃不同相对湿度（RH）下4种低浓度有机蒸气（VOC）在活性炭上的等温吸附量，结果表明，水蒸汽对VOC吸附平衡的抑制作用。随着RH的增大，VOC浓度的降低而增大，且随着VOC分子极性的增强则有所增大；VOC水蒸汽吸了平衡的抑制作用，随着VOC分子极性的增强是有所减弱，提出一个基于竞争吸附机理的olanyi-Dubi-min方程，解释空气湿度对低浓度VOC在活性炭吸附平衡的影响。