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。     

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%).     

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.      

污泥基多孔吸附材料对SO_2吸附机理研究

利用城市污水生物法处理产生的剩余污泥通过热解制备的吸附材料对低浓度SO2进行吸附研究,采用热分析的结合滴定的方法研究了对SO2的吸附机理。研究表明,水存在的情况下,化学吸附占有主导地位,没有水存在的情况下,物理吸附与化学吸附应该同时存在。结合TG-DTG曲线和吸附SO2后的TG-DTG曲线及DTA曲线,可以发现,曲线的失重情况明显不同,吸附SO2后的失重经历的阶段都要多些,这也充分的说明了在吸附SO2后有了新的物质的生成,生成的物质主要是硫酸盐类的物质。SO2首先扩散到污泥衍生吸附材料的孔隙中,进行物理吸附,物理吸附的SO2经过材料中的炭及金属物质的催化被氧化成SO3,由于有水的存在,SO3就和水发生反应生成硫酸,生成的硫酸可以进一步与材料中的氧化物进行反应生成硫酸盐或者亚硫酸盐。     

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。     

壳聚糖/聚氨酯多孔材料对Cu2+、Cd2+的吸附研究

将壳聚糖、聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯混合发泡,制备了壳聚糖/聚氨酯(Cs/PU)多孔复合材料,利用原子吸收光谱研究了Cs/PU对水中Cu2+、Cd2+的吸附能力。结果表明:在28℃条件下,当吸附时间为30min,溶液pH=4～5时,Cu2+的最高去除率为96.67%,溶液pH=6～7时,Cd2+的去除率为95.67%。Cd2+、Cu2+的饱和吸附率容量分别为28.78mg/g和25.32mg/g。两种金属离子共存时,Cs/PU对Cu2+的选择性大于Cd2+。     

硅藻土基多孔吸附填料的制备及其对Pb2+的吸附

以硅藻土为主要原料,添加超细碳粉、烧结助剂和粘结剂,按一定比例混合、搅拌、造粒,在设定程序下煅烧,制备了硅藻土基多孔吸附填料(DBPAF),探讨了烧成温度、造孔剂添加量、硅藻土粉体粒径对DBPAF孔隙特征的影响,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对DBPAF的微观形貌和物相组成进行了观察和分析,采用动态吸附实验研究了DBPAF的可操作性,采用静态吸附实验研究了DBPAF吸附Pb2+的性能和机制.结果表明,最适烧成温度范围为900~1000℃,最适造孔剂添加量为7.0%,最适硅藻土粉体粒径为2.40μm;与硅藻土原土(粉体)相比,DBPAF的可操作性明显提高,孔隙结构得到了明显改善,物相组成以方石英相为主.研究还表明,烧制过程升温速率以2~5℃/min为宜以保证DBPAF气孔分布均匀;DBPAF对Pb2+吸附容量较硅藻土原土(粉体)提高了78.0%,吸附过程速率控制步骤为Pb2+与DBPAF孔道内的基团发生的化学反应,吸附动力学符合拟二级动力学模型.     

多孔SiO_2凝胶对废水中铀的吸附性能研究

采用间歇法研究了多孔SiO2凝胶在不同的条件下(pH值、固液比、浓度、介质)对溶液中铀的吸附性能,并初步探讨了其吸附机理。研究结果表明:分相法制备的多孔SiO2凝胶对铀具有良好的吸附性能,吸附机理符合Langmuir等温吸附方程,为单分子层包覆;吸附体系的最佳pH值约为6.0,最佳固液比约为1∶500,对铀的吸附的平衡吸附量随着初始浓度的增大逐渐升高直至饱和,平衡吸附率及吸附比逐渐降低;对铀的吸附性能与溶液中干扰离子的种类和价态有关,三价离子对铀的吸附反应影响较大,二价及一价离子对铀的吸附反应基本无影响。     

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.     

基于废陶瓷的多孔陶瓷研制及其对Ni2+的吸附性能

通过SEM、XRD、FT-IR表征及多孔陶瓷对废水中镍的去除能力,确定多孔陶瓷的制备条件:原料中田菁粉掺杂质量分数为4%,焙烧温度为800℃.SEM和孔结构表征说明,焙烧使多孔陶瓷形貌、结构发生变化;随着焙烧温度的升高,多孔陶瓷的比表面积和孔容呈现降低的趋势,而孔径呈现增大的趋势;EDS分析能表明,原废瓷粉和多孔陶瓷的主要元素组成均为Si、Al、O.SEM、XRD和FT-IR分析表明,多孔陶瓷吸附前后结构稳定.吸附Ni2+的系列实验表明,多孔陶瓷用量为10 g·L-1,吸附时间为60 min,进水pH值为6.32,进水Ni2+浓度在100 mg.L-1以内.在此条件下废水的Ni2+去除率可达89.7%,多孔陶瓷对废水中镍有较好的去除效果.以制备的多孔陶瓷处理含镍废水,考察多孔陶瓷对废水中Ni2+的吸附动力学和吸附等温线,结果表明,多孔陶瓷对Ni2+的吸附过程符合准二阶动力学模型(R2=0.999 9),Qe为9.09 mg·g-1;吸附过程可用Freundlich方程和Langmuir方程来描述,温度由20℃升高至40℃,最大吸附量Qm由14.49 mg·g-1上升至15.38 mg·g-1.     

多孔吸声材料流阻测试实践介绍

本文简单介绍多孔吸声材料流阻测试的初步实践,以促进同行交流。     

含铬废水吸附材料改性技术探讨

吸附法在含铬废水处理方面占据重要地位,其关键在于吸附材料的性能。天然吸附材料种类繁多,但大多数材料吸附能力弱、容量小、速度慢,需要进行改性处理。为了增加对改性技术的认识,对铬吸附材料的改性技术进行了系统分析和比较,明确了热改性、无机改性、有机改性和负载改性技术的研究进展与应用状况。     

水合物法分离CO2研究

混合气体在形成水合物时,水合物内的气体组分与气相内不同。CO2溶解度远高于N2、O2、H2等气体,因此水合物法可分离IGCC电厂转换合成气体和普通燃煤电厂烟气中的CO2。分析了气体组成、压力、温度、促进剂和多孔介质等因素对水合物法分离CO2的影响,给出了水合物法的工艺流程示意图,指出采用耦合技术降低操作压力和提高水合速度是今后改进和努力的方向。     

小球藻对Cu2+的吸附性能及动力学研究

研究了小球藻对Cu^2 的吸附行为,探讨了小球藻在不同生长时期、吸附液的DH值、离子强度、光照等因素对吸附的影响及其吸附机理,同时对其吸附动力学进行了初步研究。结果表明,培养5d左右的小球藻对Cu^2 的吸附能力最强;吸附液的pH值在6～8之间时,小球藻对Cu^2 有较好的吸附作用;加强光照可以促进小球藻对Cu^2 的吸附;吸附液离。子强度的增强会降低小球藻对Cu^2 的吸附作用。研究还表明,在小球藻对Cu^2 吸附的起始阶段,吸附速率较快,随温度的升高吸附速率增大,且吸附反应为一级反应,并推算出吸附反应的活化能Ea=43．69kJ／mol。     

碳捕获与油藏封存CO_2气源途径经济性比较方法

气源是影响碳捕获与封存技术推广的关键因素之一。以CO2气藏、含CO2天然气藏和高能耗企业废气三种气源途径为对象,研究了气源途径的经济性比较方法,构建了P1、P2指标及其计算模型,并对模型中经济要素在不同气源途径下的构成和计算方法进行分析。最后采用上述方法对中国现运行的三个捕集示范项目进行了实例验证。该研究的方法可以为CO2-EOR项目气源途径选择决策提供指导。     

土壤中铬的化学行为研究 Ⅱ.土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原动力学

通过在Cr(Ⅵ)溶液中加入0.01mol/L KH_2PO_4方法把土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原作用加以区分,研究了几种土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原动力学。结果表明:土壤中Cr(Ⅵ)的还原反应基本上可由两个一级反应来表示,其反应速率常数与土壤有机质含量及其可氧化性有关,土壤对Cr(Ⅵ)的吸附过程可用Elovich公式、双常数速率公式和抛物线扩散公式来描述,土壤对Cr(Ⅵ)的吸附量与游离氧化铁含量密切相关,随反应时间的延长,Cr(Ⅵ)吸附量占溶液中Cr(Ⅵ)减少量的比例下降,Cr(Ⅵ)还原量所占比例逐渐增加。     

环境材料对污染土壤中Pb、Cd和As的吸附解吸研究

通过模拟实验考察了环境材料沸石(FS)和蛇纹石(SS)在不同pH值下对土壤Pb、Cd、As的吸附与解吸结果,探索环境材料对土壤重金属的固化效果。结果表明:对于Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)污染土壤,土壤吸附量随pH升高而增加;在酸性条件下,SS促进土壤对Pb(Ⅱ)的吸附;在碱性条件下,FS促进土壤对Cd(Ⅱ)的吸附;同时SS与FS使土壤对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量大幅度降低。SS促进土壤对AsO-2的吸附,但该吸附量与pH变化无关;SS对AsO-2的解吸量影响不大,且该解吸量随pH升高而升高。SEM分析可知,FS与SS吸附重金属后形态变化显著。可见所用的环境材料对重金属Pb、Cd、As有明显的固化作用。     

改性SBA-15对电厂尾气CO_2的吸附性能研究

文章以三嵌段共聚物P123为模板剂、正硅酸乙酯为硅源,水热合成了介孔分子筛SBA-15,以3-丙胺基三乙氧基硅烷(APTES)为氨基化剂,采用浸渍法将其嫁接到SBA-15孔内,形成氨基化的SBA-15用于吸附电厂尾气CO2。通过氮等温吸附-脱附、XRD、TEM等测试技术对其进行了表征,考察了改性前后SBA-15的吸附性能。结果表明:改性前后的SBA-15对电厂尾气中CO2均具有良好的吸附性能,改性的SBA-15比合成的SBA-15吸附性能要好。     

降低CO2排放的新方法

宾西法尼亚州立大学的研究者提出了一种新方案，可以将发电厂烟道气中的二氧化碳有效转化和利用。