石墨烯/SiO_2气凝胶对苯、甲苯水溶液的吸附

以正硅酸乙酯(TEOS)与氧化石墨烯(GO)为原料,采用溶胶–凝胶法,经表面改性、常压干燥制备不同GO含量的氧化石墨烯/二氧化硅气凝胶(GOS),再由高温还原得到石墨烯/二氧化硅气凝胶(GS).通过堆密度、比表面积等测试,将最佳配比的GS与活性炭(AC)、SiO_2气凝胶作对比,研究其对苯和甲苯溶液的吸附性能,并探讨了GS的吸附机理.结果表明:掺杂3%GO的复合气凝胶性能有显著提升.松散堆密度为160kg/m~3,比表面积、孔径分别为1039m~2/g、16.56nm,对苯、甲苯水溶液的最大饱和吸附量分别达到180mg/g,210mg/g,约为活性炭吸附量的2.5倍.且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型.     

海藻酸钠基多孔碳气凝胶的制备及其对水中四环素去除

采用脱硫废水中的重金属污染物原位交联使海藻酸钠形成水凝胶,再将该水凝胶在800℃的条件下制备为海藻酸钠基多孔碳气凝胶,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对该气凝胶进行了表征分析,并考察了该气凝胶对溶液中四环素的吸附行为。结果表明,该碳气凝胶具有丰富的孔隙结构,比表面积可以达到52.37 m²/g。随着溶液初始pH值的增大,碳气凝胶对四环素的吸附量逐渐降低。碳气凝胶对四环素的吸附行为更符合准二级动力学方程(R²=0.825 7),最大吸附量可以达到112 mg/g,等温吸附过程对Freundlich等温吸附模型比对Langmuir等温吸附模型拟合度更高,说明利用处理脱硫废水的凝胶废弃物制备的海藻酸钠基多孔碳气凝胶在去除水环境中的抗生素方面有较好的应用前景,实现了脱硫废水凝胶废弃物的资源化利用。     

活性炭性质对其吸附水中硝基苯性能的影响

通过对活性炭进行HNO3氧化及热处理改性,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77 K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布;以Boehm滴定、零电荷点pHPZC的测定及元素分析定量表征活性发表面含氧官能团变化.结果表明:经改性后,活性炭比表面积及总孔容略有减小,表面性质发生较大变化.改性活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变,吸附容量大小依次为:AC1′＞AC0′＞AC0＞AC1.经硝酸氧化后,比表面积下降、存在过多表面含氧官能团是导致AC1吸附硝基苯能力降低的主要原因;而AC1'表面适量酚羟基所提供的氢键吸附是其对硝基苯吸附量增加的主要原因.     

纳米生物炭的制备方法比较及其特性研究

本研究以常见农林废弃物—果木枝条、玉米秸秆和花生秸秆为原料,在350~550℃条件下热解制得五种本体生物炭;采用离心法、球磨法、球磨+离心法3种方法提取纳米生物炭,进而对本体生物炭和纳米生物炭的比表面积、元素含量、矿物组成和表面化学性质等进行比较,以探究物料来源、热解温度和制备方法对纳米生物炭性质及稳定性的影响.与本体生物炭相比,球磨法制得的纳米生物炭比表面积增大1.36~6.94倍,但产物未达到纳米颗粒级别,且在水体中稳定性较弱;球磨+离心法制得的纳米生物炭直径为70.06~103.43nm,在水体中稳定性强;离心法制备的纳米生物炭各项指标均不如其他两种方法.纳米生物炭的产率为2.27%~34.80%,且产率随温度的升高而降低.与本体生物炭相比,纳米生物炭含有更多的羟基等含氧官能团和更少的脂肪碳链.与果木枝条制备的纳米生物炭相比,玉米秸秆和花生秸秆来源的纳米生物炭产率高,但水稳性较差,易发生凝聚.果木枝条来源的纳米生物炭碳酸盐等碱性矿物含量丰富,且由于颗粒表面含氧官能团数量多而zeta电位绝对值高,悬液可以稳定分散.不同方法制备得到的纳米生物炭优缺点各异：球磨法制得的纳米生物炭比表面积更大;球磨+离心法制备的玉米和花生秸秆纳米生物炭的产率更高;低温热解果木炭提取的纳米生物炭水稳性更强.     

活性炭纤维三维电极电催化降解水中间甲酚——效能及影响因素研究

探讨了以活性炭纤维作为三维粒子电极电氧化降解水中间甲酚的可行性与效果.首先对活性炭纤维的表面形貌,比表面积,孔结构和表面官能团情况进行了表征,发现活性炭纤维（ACFs）以单束纤维的结构交叉排列而成,比表面积较大（>1480m²/g）,另外发现活性炭纤维的表面存在较多官能团种类.结合活性炭纤维表征结果,论文对活性炭纤维三维电极的相关影响因素进行了考察,研究了活性炭纤维种类,活性炭纤维与电极的接触方式以及反应溶液初始pH值对实验结果的影响.结果表明,活性炭纤维表面过多的含氧官能团不利于污染物的快速降解,而三维电极电氧化效果随着pH值的降低而显著增大,不同的电极接触方式对三维电极电氧化效果也有较大影响.     

硝酸改性活性炭特征及其催化臭氧氧化性能

采用硝酸氧化对颗粒活性炭进行改性处理,研究了硝酸改性后活性炭结构和表面化学性质,及其对酸性大红3R的吸附能力和催化臭氧氧化去除效果的影响。结果表明,硝酸改性后,活性炭比表面积减小,微孔孔容减小,中孔孔容增大。活性炭表面以羧基为主的酸性含氧官能团随着硝酸改性浓度提高而显著增加,并对其吸附能力和催化臭氧氧化能力产生显著影响。硝酸改性活性炭吸附能力在碱性条件下由于表面酸性官能团和酸性大红3R之间的静电作用而有所降低;在酸性条件下由于二者的色散作用而增强。表面酸性官能团在碱性条件下参与臭氧分解,产生·OH,增强了硝酸改性活性炭对酸性大红3R的催化臭氧氧化去除效果。     

纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m~2/g增加到437m~2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m~2/g。结论 SiO_2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO_2气凝胶结构中硅甲基Si—CH_3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si—OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si—O—Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。     

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.     

氧化改性竹炭脱除单质汞的特性与机理分析

将可再生的竹子作为活性炭的前驱体制备得到的竹炭,是一种廉价的多孔材料.在小型试验台架上研究了其脱汞性能,同时为强化竹炭对汞的吸附和氧化作用,采用化学浸渍法对原始竹炭进行了氧化改性,着重研究了改性竹炭的的汞吸附性能,并对改性前后的样品进行了元素分析、XPS表征、FT-IR分析、比表面积及孔径分布分析等以研究表面官能团在改性过程中的转化规律和脱汞机理.结果表明:氧化对竹炭的物理结构破坏严重,比表面积和孔容有明显的下降,但是氧化改性明显提高了竹炭的汞脱除性能.     

孔径分布和溶液浓度对碳气凝胶电极电吸附除盐性能的影响分析

在不同进水浓度下,采用两种比表面积相似但是孔径分布不同的碳气凝胶作为电极进行了一系列电吸附除盐平衡试验.结果表明,随着溶液浓度的变化,不同的孔径分布对碳气凝胶除盐效果影响不一样.其机理为双电层的存在,使得碳气凝胶空隙内的双电层扩散层相互叠加;同时,根据德拜定律,碳气凝胶空隙内的双电层扩散层在不同浓度溶液中厚度不同,从而使得双电层扩散层相互叠加的情况也随浓度变化而变化.这两种作用共同导致了实验结果.当溶液浓度为 0.01 mol·L-1时,选择主要孔径不小于20hm的碳气凝胶电极;当溶液浓度为 0.1 mol·L-1时,应选用主要孔径不小于 10nm 的材料;当溶液浓度为几 mol·L-1时.则分散层几乎消失,孔径大小对电吸附性能影响几乎不考虑.     

氧化改性活性炭纤维吸附材料制备及其性能研究

目的 以不同浓度的双氧水溶液对活性炭纤维进行氧化改性,制备SO₂、NOx腐蚀气氛吸附材料。方法采用红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等表征方式,揭示双氧水改性对活性炭纤维孔隙结构、表面物理化学性质、吸附性能的影响,并将装有吸附材料的防护包装贮存于湿热海洋气候环境中,验证腐蚀气氛控制效果。结果 双氧水改性活性炭纤维后,其表面官能团未发生变化,比表面积先减小、后增大。改性后,活性炭纤维表面活性位点有所增加,对应的吸附性能显著增加,30%双氧水改性活性炭纤维对SO₂、NO₂、NO的饱和吸附量分别为100、153、128 mg/g,与改性前相比,分别提高了67%、180%、137%。应用吸附材料的防护包装内部腐蚀气氛浓度在3个月内几乎为0。结论 双氧水改性活性炭纤维具有良好的腐蚀气氛吸附性能,在长贮微环境中具有良好应用前景。     

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.     

活性炭孔结构和表面化学性质对吸附硝基苯的影响

通过对活性炭HNO3氧化及随后的N2:气氛中热处理,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以SEM观测活性炭表面形貌,以Boehm滴定、FTIR、零电荷点pHpzc测定及元素分析定量表征活性炭表面含氧官能团变化.结果表明, HNO3氧化可以显著改变活性炭表面化学性质,增加活性炭表面酸性含氧官能团数量,对活性炭孔隙结构影响不大.随后N2:气氛中热处理可以造成活性炭表面酸性含氧官能团分解,外表面积增大,微孔烧蚀为中孔.硝基苯在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,改性后活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变, ACNO-T、ACraw、ACNO吸附容量分别为1011.31、483.09、321.54 mg·g-1.较大的外表面积、适宜数量的中孔以及较少的酸性含氧官能团是ACNO-T对硝基苯表现出较高吸附容量的主要原因.     

Selective removal of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid from water by molecularly-imprinted amino-functionalized silica gel sorbent

A molecularly-imprinted amino-functionalized sorbent for selective removal of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D) was prepared by a surface imprinting technique in combination with a sol-gel process.The 2,4-D-imprinted amino-functionalized silica sorbent was characterized by FT-IR,nitrogen adsorption and static adsorption experiments.The selectivity of the sorbent was investigated by a batch competitive binding experiment using an aqueous 2,4-D and 2,4-dichlorophenol(2,4-DCP) mixture or using an aqueous 2...     

不同孔径HZSM-5协同低温等离子体催化降解甲苯性能研究

研究了HZSM-5分子筛孔径对其在等离子体场内催化降解甲苯的影响.采用化学液相沉积法对HZSM-5分子筛进行改性,利用XRD、氮气吸附脱附等方法表征样品的骨架结构和表面性质,并用择形吸附实验对样品孔径进行表征.同时,评价了HZSM-5分子筛体系中降解甲苯的性能,研究了分子筛吸附甲苯性能及臭氧的产量,并采用飞行时间质谱(TOF-MS)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了反应产生的有机副产物.结果表明:液相沉积法成功调控了HZSM-5孔径,样品孔径随沉积剂用量增加而减小;同时,样品均具有相同的MFI骨架结构,比表面积和孔容相差不大.HZSM-5的孔径尺寸对甲苯去除率影响不大,但对碳平衡有影响,孔径越大,碳平衡越好.孔径较大的HZSM-5分子筛对甲苯具有更大的吸附速率和吸附容量,同时更多臭氧参与反应,生成·OH和O·,促进甲苯深度氧化,减少副产物,提高碳平衡.     

Preparation of activated carbon from cattail and its application for dyes removal

Activated carbon was prepared from cattail by H3PO4 activation. The effects influencing the surface area of the resulting activated carbon followed the sequence of activated temperature activated time impregnation ratio impregnation time. The optimum condition was found at an impregnation ratio of 2.5, an impregnation time of 9 hr, an activated temperature of 500°C, and an activated time of 80 min. The Brunauer-Emmett-Teller surface area and average pore size of the activated carbon were 1279 m2/g and 5.585 nm, respectively. A heterogeneous structure in terms of both size and shape was highly developed and widely distributed on the carbon surface. Some groups containing oxygen and phosphorus were formed, and the carboxyl group was the major oxygen-containing functional group. An isotherm equilibrium study was carried out to investigate the adsorption capacity of the activated carbon. The data fit the Langmuir isotherm equation, with maximum monolayer adsorption capacities of 192.30 mg/g for Neutral Red and 196.08 mg/g for Malachite Green. Dye-exhausted carbon could be regenerated effectively by thermal treatment. The results indicated that cattail-derived activated carbon was a promising adsorbent for the removal of cationic dyes from aqueous solutions.     

氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶对甲醛吸附研究

针对目前室内空气污染物甲醛超标的现象,将新型碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)引入到气体污染物去除领域.利用石墨烯水溶液在一定条件下形成凝胶的特性,采用海绵作为骨架,构造石墨烯/碳纳米管/海绵三维气凝胶结构,并进一步采用氨基修饰提高该氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶(GCNTs/EDA-S)对室内空气污染物甲醛的吸附性能,研究石墨烯与碳纳米管(CNTs)对气态甲醛吸附作用机理.样品吸附实验结果对比分析表明,石墨烯和碳纳米管氨基官能团修饰后对气态甲醛均有良好的吸附性能,其中GCNTs/EDA-S在甲醛浓度为3.7ppm时,吸附实验的穿透时间可达到4024min/g,最大吸附容量为13.5mg/g.     

检测2,4-D的一次性安培型免疫传感器

2,4-D是广泛使用的除草剂,以2,4-D为检测目标,研究了安培型免疫传感器.首先采用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为交联剂制备2,4-D与BSA以及PLL的偶联物.用结合比1∶16的2,4-D与偶联物制备兔抗血清.免疫传感器的制备包括2个步骤,使用丝网印刷工艺制备一次性碳电极,然后通过戊二醛交联在电极表面固定2,4-D与多聚赖氨酸(PLL)的偶联物.待测水样与2,4-D抗血清和HRP酶标二抗进行间接免疫竞争反应.在HRP酶在邻苯二胺和H₂O₂的共同作用下发生酶促反应,检测还原电流以反映2,4-D的浓度.试验了不同浓度抗血清和酶标二抗对检测信号的影响,结果表明,2,4-D的检测下限达到1.69ng/mL,线性区间1.69～30 000ng/mL,适合饮用水中2,4-D的检测要求.     

基于孔结构调控强化BEAC工艺生物降解效能

为进一步提升生物增强活性炭工艺（BEAC）中炭表面的功能菌载持量及生物降解活性,通过CO₂接触氧化与深度活化相结合的压块炭制备改进工艺对煤质净水炭的孔结构进行调控.结果表明：基于改进工艺制备的XHIT型炭的中孔容积（0.7041cm³/g）及中孔容积率（63.95%）显著提高,其表面复合功能菌初始固定化生物量达到9.13mmol/g（以P计）,增殖速率为2.123mmol/（g·d）（以P计）.深度活化产生的高含氧量（9.96%）显著降低了XHIT型炭表面吸附作用对水中溶解氧亲和度（（0.42±0.07）mg DO/L）,功能菌生物降解对水中溶解氧的利用效率达到91.17%.基于XHIT型炭构建的BEAC工艺（通水倍数为39.50m³/kg）对松花江水源水中的微量有机污染物（COD_Mn）的平均去除率达到（70.65±15.22）%,有机污染物累积去除量达到94655.50mg COD_Mn/kg炭.     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.